Brevet FR2569576A1 — publié le 19860307

La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux réacteurs à lit fluidisé dont la grille est munie d'une ouverture d'évacuation pour le matériau brut de granulométrie importante. Le matériau brut, non-inflammable qui doit être extrait du réacteur à lit fluidisé, s'accumule dans la partie inférieure de ce matériau. Le déchargement de ce matériau pose des problèmes notamment pour les raisons suivantes: - la température du matériau à décharger est élevée, de l'ordre de 700 à 1000 C par exemple et la résistance des matériaux de construction est faible à une telle température; - le matériau devant être déchargé contient à la fois des particules de fine granulométrie et des matières grossières, par exemple des pièces en fer et des éléments de maçonnerie. Etant donné que la température et la granulométrie du matériau à décharger varient fortement, les propriétés de l'écoulement du ma- tériau varient également; - la quantité du matériau devant être déchargée du réacteur peut dépasser de 50 % le débit d'entrée, ce qui fait que la récupération de la cha- leur constitue un facteur essentiel en ce qui concerne le rendement de la chau- dière. Le brevet américain N 3 397 657 décrit un dispositif pour décharger un matériau brut. Ce dispositif comprend une conduite reliée à une ouverture d'évacuation débouchant dans la grille. Le fonctionnement de ce dispositif est contrôlé par un déflecteur réglable, prévu dans la partie inclinée de la con- duite. Cependant, le fonctionnement peu fiable de ce dispositif, entraîne une inhomogénéité du matériau à décharger. En conséquence, cette invention se propose de réaliser un dispositif simple et fiable, conçu pour décharger les cendres de la partie inférieure d'un réacteur. Cette invention a donc pour objet un réacteur à lit fluidisé dont la grille est munie d'une ouverture de sortie pour un matériau brut, caractérisé en ce qu'il comprend une conduite sensiblement verticale, reliée à l'ouverture de sortie de la grille, et une ouverture d'évacuation positionnée à un niveau inférieur à celui de l'ouverture de sortie, et, des dispositifs pour délivrer de l'air comprimé par impulsions courtes, dans une enceinte qui relie la con- duite et l'ouverture d'évacuation. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressor- tiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés qui en illustrent deux exemples de réalisation, dépourvus de tout caractère limi- tatif. Sur les dessins: - la Figure 1 est une vue en coupe verticale d'un premier exemple de 2 2569576 réalisation de l'invention; - la Figure 2 est une vue en coupe selon A-A de la Figure 1 et, - la Figure 3 est une vue en coupe verticale d'un autre exemple de réalisation de cette invention. Sur les Figures 1 et 2, on a représenté la partie inférieure d'un réacteur à lit fluidisé, comportant une grille conique 1. Cette grille est munie de plusieurs tuyères 2, grâce auxquelles l'air de combustion et de fluidisation est distribué de façon uniforme à partir d'une boite à air 4, disposée sous la grille, dans une zone de fluidisation 3, située au-dessus de la grille. L'air est délivré dans la botte à air 4 à partir d'une turbine 5, au travers d'une grille de refroidissement inclinée 6, munie de tuyères d'air 7. Au centre de la grille 1, on prévoit une ouverture de sortie 8, pour décharger le matériau brut vers une conduite verticale 9. L'extrémité inférieure de cette conduite 9 est re- liée à une enceinte d'aération 10, dont le fond 21 est incliné. L'enceinte d'aéra- tion est pourvue d'une ouverture d'évacuation, dirigée vers le haut 15. La con- duite 9 et l'enceinte 10 munie de l'ouverture d'évacuation 15, constituent un dispositif d'évacuation 16 en forme de J. Une tuyère à air 12, reliée à une con- duite d'air sous pression 11, est disposée dans la partie inférieure 21 de l'en-. ceinte d'aération 10, en dessous de l'orifice d'évacuation 15. La conduite 11 comporte une vanne 13, à fonctionnement intermittent, qui est contrôlée et com- mandée par un régulateur 14, mesurant la pression du lit fluidisé au dessus de la grille. Un orifice de sortie 17, prévu dans le fond de la chambre d'aération , mène à un transporteur à vis 18, relié à un système de distribution rotatif 19 sous lequel est disposé un transporteur 20. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: Les cendres, qui sont contenues dans le dispositif d'évacuation 16, en forme de J, en-dessous de la grille, constituent un piège qui empêche l'air de s'écouler par cette voie, de la botte à air 4 dans le lit fluidisé 3, dont la pression est inférieure à celle qui règne dans la boite à air 4. Les cendres sont extraites du réacteur en amenant de l'air sous pression, par impulsions, au travers de la tuyère d'air 12, dans l'enceinte d'aération 10, de manière que le matériau dans le dispositif d'évacuation 16, se fluidise et s'écoule au tra- vers de l'orifice d'évacuation 15 dans la boîte à air. La durée des impulsions d'air sous pression est brève, par exemple 0,3 à 5 secondes et, par conséquent, une partie seulement des cendres grossières est déchargée. Les cendres sont refroidies dans la botte à air par l'air sur la grille de refroidissement 6 et elles sont évacuées par l'intermédiaire de l'orifice de sortie 17, de la vis d'alimentation 18 et du distributeur rotatif 19, sur le transporteur 20. On me- sure la pression dans le lit fluidisé et le régulateur contrôle la quantité de cendres extraite du réacteur, par régulation de la fréquence des impulsions d'air, par exemple en choisissant une impulsion toutes les 0,1 à 10 minutes. De préfé- rence, la pression dans le lit fluidisé est de 0,2 à 0,5 bar plus importante que la pression qui règne dans la botte à air 4. Etant donné que le dispositif d'évacuation délivre les cendres dans la botte à air, à l'endroit o elles sont au contact de l'air qui s'écoule dans l'enceinte de combustion du réacteur, la chaleur et les particules fines conte- nues dans les cendres, sont immédiatement récupérées sous la grille. Le dispositif d'évacuation 16 peut être en maçonnerie ou refroidi à l'eau. Il peut comporter plusieurs orifices d'évacuation 15 à côté de la conduite 9, orientée vers le bas, ou une ouverture annulaire entourant la conduite 9. De préférence, les réacteurs de grandes dimensions sont munis de plusieurs dispositifs d'évacuation 16. Les dimensions de l'ouverture d'évacuation 8 sont déterminées par les dimensions de la pièce la plus importante à décharger. De préférence, le dia- mètre de l'ouverture d'évacuation est de 20 % plus important que les dimensions de la pièce la plus grande devant etre enlevée du réacteur. Afin d'éviter toute obstruction de la conduite 9, celle-ci s'élargit vers le bas ou bien elle est plus large que l'ouverture de sortie 8. Dans le second exemple de réalisation illustré par la Figure 3, on pré- voit une conduite verticale 109, qui est reliée à l'orifice de sortie 108 de la grille 101 et une enceinte d'aération 110, qui forme un dispositif d'évacuation ayant la forme d'un L. L'orifice d'évacuation 115 du dispositif d'évacuation est orienté latéralement. Un déflecteur d'obturation rotatif 122 est disposé en re- gard de l'ouverture d'évacuation, ce déflecteur étant ouvert par les cendres qui s'écoulent hors de l'enceinte 110. Une tuyère à air 112, qui est reliée à une conduite d'air sous pression 111 et dont le jet est orienté vers l'orifice d'éva- cuation, est prévue dans l'enceinte d'aération. Le fonctionnement du dispositif illustré par la Figure 3 est le meme que celui représenté sur la Figure 1. Sur cette Figure 3, on a désigné les composants du dispositif par les mêmes références que sur la Figure 1, en ajoutant simplement le chiffre 1 ou 10 à ces références, afin d'obtenir un nombre à trois chiffres. L'exemple suivant, dépourvu de tout caractère limitatif, illustre l'in- vention. Exemple Un réacteur à lit fluidisé d'environ 65 MW a été muni de deux dispo- sitifs d'évacuation du type représenté sur la Figure 1. Le diamètre de l'orifice de sortie de la grille était de 130 mm. L'orifice d'évacuation était situé à 800 mm en dessous de l'orifice de sortie. La quantité de cendres brutes devant être enlevée était de l'ordre de 300 g/s. Les cendres ont été enlevées par des impulsion drair comprimé de durée inférieure à I seconde. Les impulsions d'air se sont succédées toutes les 0,5 minutes. La pression de l'air était de 0, 5 bar. L'air était délivré dans la boîte à air sous une pression de 0,5 bar. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 2569576 REVENDICATIONS 1 - Réacteur à lit fluidisé dont la grille est munie d'une ouverture de sortie pour un matériau brut, caractérisé en ce qu'il comprend une conduite sensiblement verticale (9, 109), reliée à l'ouverture de sortie (8, 108) de la grille (1, 101) et une ouverture d'évacuation (15, 115) positionnée à un niveau inférieur à celui de l'ouverture de sortie, et des dispositifs (11, 111; 12, 112; 13, 113; 14, 114) pour délivrer de l'air comprimé par impulsions courtes, dans une enceinte (10, 110) qui relie la conduite et l'ouverture d'évacuation. 2 - Réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la durée des impulsions d'air est de l'ordre de 0,3 à 5 secondes. 3 - Réacteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'air est délivré à une pression qui est de 0,2 à 0,5 bar, supérieure à la pression régnant dans la boite à air (4, 104). 4 - Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, carac- térisé en ce que le fonctionnement des dispositifs d'alimentation d'air (11, 111 12, 112; 13, 113) est contrôlé par un régulateur (14, 114) qui mesure la pression dans le lit fluidisé, au dessus de la grille. - Réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ouver- ture d'évacuation (15, 115) est orientée vers le haut. 6 - Réacteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ouver- ture d'évacuation (15, 115) est disposée à c6té de la conduite (9, 109). 7 - Réacteur selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on prévoit un déflecteur rotatif (122), qui est disposé en regard de l'ouver- ture d'évacuation (15, 115). 8 - Réacteur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il com- porte plusieurs ouvertures d'évacuation (15, 115) qui sont disposées à c6té de la conduite (9, 109). 9 - Réacteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ouver- ture d'évacuation (15) est de forme annulaire et elle entoure la conduite (9). - Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture d'évacuation (15, 115) est disposée dans la boite à air (4, 104), située en dessous de la grille (1, 101). 11 - Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conduite (9) s'élargit vers le bas. 12 - Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fond (21) de l'enceinte (10) reliant la conduite (9) et l'ouverture d'évacuation (15) est incliné vers l'ouverture d'évacuation. 13 - Réacteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une tuyère à air (12) est disposée sous l'ouverture d'éva- cuation (15).