Brevet FR2580785A1 — publié le 19861024

La présente invention a pour objet un avant-foyer pour brûler des combustibles solides. Le secteur technique de l'invention est celui des brûleurs a combustibles solides qui équipent des genérateurs de chaleur tels que des chaudières, générateurs d'air chaud, fours, sechoirs, fours a ciment ... On connaît actuellement des brûleurs à combustibles solides. De tels brûleurs ne peuvent consommer que du combustible pulvéruient, On connaît également des foyers à vis dont le combustible, qui peut être de diverses granulométries est brulé directement dans le foyer du générateur de chaleur. lln objectif de la présente invention est la mise en oeuvre d'un avant-foyer aisément adaptable sur du matériel neuf ou déjà en service et pouvant fonctionner à partir de tous combustibles solides tels que le bois ou le charbon en morceaux,pulvérulents ou broyés selon différentes granulométries. Un autre objectif est un appareillage assurant une combustion desdits combustibles aussi complète que possible. Un autre objectif est de permettre une charge thermique dans la chambre de combustion du générateur de chaleur plus importante que la charge thermique admissible par les foyers à vis. Un autre objectif est d'équiper de tels avant-foyers d'un dispositif de décrassage automatique de la chambre de combustion. Ces objectifs sont atteints par l'avant -foyer selon l'invention, lequel comporte une trémie à combustible solide au fond de laquelle est montée une vis d'alimentation débouchant dans une auge dans laquelle le combustible est poussé sous l'effet de la vis pour la faire déborder de l'auge, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de combustion tubulaire horizontale, à la partie inférieure de laquelle débouche l'auge dont l'extrémité ouverte de la chambre est destinée à être accolée au foyer dudit générateur de chaleur et dont la chambre tubulaire est fermée à son autre extrémité par une double paroi formant une boite à fluide de refroidissement et comporte > à sa périphérie, un faisceau de tubes parallèles entre eux et à la paroi de la chambre de combustion à laquelle ils sont reliés par des voiles, lesquels tubes débouchent dans ladite double paroi et dans un collecteur périphérique situé du côté de la partie ouverte de la chambre de combustion et dans lequel faisceau est établi la circulation du fluide de refroidissement de ladite chambre de combustion. Dans un mode de réalisation, la chambre de combustion est cylindrique et les tubes de fluide de refroidissement s'étendent parallèlement aux génératrices de la chambre de combustion. Ladite chambre comporte en outre une pluralité de trous répartis sur sa paroi pour diffuser dans la chambre une partie de l'air de combustion, ainsi qu'un turbulateur d'air qui est disposé dans un logement réservé dans la chambre à fluide de refroidissement. La chambre de combustion comporte encore, à sa partie inférieur, un dispositif de décrassage comportant plusieurs tiges-poussoirs se déplaçant parallèlement à la paroi de la chambre pour évacuer les scories hors de celle-ci. Lesdites tiges-poussoirs sont encastrées dans une plaquesupport située à l'extérieur de la chambre de combustion, laquelle plaque est reliée à des moyens pour lui communiquer un mouvement de translation longitudinalement à ladite chambre. Lesdites tiges-poussoits se déplacent dans des fourreaux qui traversent ladite boîte à fluide de refroidissement de sorte qu'en position rétractée, les tigespoussoirs sont effacées dans lesdits fourreaux et sont protégées de la chaleur. La chambre de combustion est disposée dans une enceinte dans laquelle aboutit une canalisation d'air de combustion. Le résultat de l'invention est un appareillage adapté pour équiper les générateurs de chaleur neufs ou actuellement en service et capable de brûleur tous combustibles solides de différentes granulométries. Un tel appareillage présente de nombreux avantages : - L'élément tubulaire qui constitue la chambre de combustion et qui est refroidi par une circulation de fluide dans le faisceau tubullaire, a une excellente tenue à la chaleur sans détérioration et dans déformation. - Les trous répartis dans la paroi de la chambre de combustion et assurant le passage d'une partie de l'air de combustion évitent que la flamme ne lèche les parois de la chambre. - Le turbulateur permet le brassage'parfait des molécules d'air et des gaz combustibles d'où découle un rendement élevé et une montée en température plus rapide que sur les appareils actuellement utilisés. - L'alimentation en combustible par la partie inférieure de la chambre de combustion évite tout retour de flamme dans la vis d'alimentation. - Le fait de réchauffer l'air d'alimentation en le mettant au contact des gaz de combustion permet d'accélérer la combustion. - La paroi arrière de la chambre de combustion est protégée par une circulation de fluide de refroidissement, ce qui élémine tout risque de détérioration de cette paroi. - Les tiges-poussoirs effacées dans des fourreaux refroidis par la circulation de fluide dans la double paroi de la chambre de combustion sont protégées de la chaleur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront encore à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation d'un avant-foyer en référence au dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un avant-foyer selon l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective schematique de l'avant-foyer de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III III de la chambre de combustion de l'avant-foyer de la figure 1; --la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV IV de la chambre de combustion de l'avant-foyer de la figure l; - la figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V V du dispositif de décrassage représente à la figure 1. On se reporte d'abord à la figure I du dessin qui représente un avant-foyer selon l'invention, lequel se compose d'une chambre de combustion cylindrique 1, disposée horizontalement et à la partie avant de l'appareil. Cette chambre 1 est ouverte à son extrémité la et est partiellement obturée à son autre extrémité par une double cloison 2 dans laquelle circule un fluide de refroidissement, de préférence de l'eau. Cette double paroi forme une boîte à eau délimitée par une paroi avant 2a, une paroi arrière 2b et une paroi cylindrique 2c, dans laquelle boîte à eau débouchent des tubes 3 régulièrement répartis à la périphérie de la chambre de combustion 1. Ces tubes formant un faisceau autour de ladite chambre, sont disposés parallèlement à ses génératrices et débouchent dans un collecteur annulaire 4, situé a proximité de la partie ouverte la de la chambre de combustion. L'eau mise en circulation par une pompe (non représentée) est admise dans le collecteur 4 par la tubulure 5 et s'échappe de la boîte a eau 2 par une autre tubulure 6 s'étendant a partir de la paroi 2c de la botte à eau 2. Dans la partie centrale de la boîte à eau 2 est disposé un turbulateur 7 d'un type connu, lequel est placé dans un logement cylindrique 8 s'étendant transversalement à la botte à eau dans le sens longitudinal de l'avant-foyer. Le turbulateur 7 est situé du côté de la chambre de combustion 1. Autour du logement cylindrique 8 sont répartis des tubes 9 parallèles au logement 8 et disposés en couronnez Le logement cylindrique 8 et les tubes 9 relient les parois avant 2a et arrière 2b de la botte à eau. Les tubes 3, répartis à la périphérie de la chambre 1 sont relies à la paroi de ladite chambre par des voiles radiaux 10 (figures 1 et 3). La paroi de la chambre cylindrique 1 est percée d'une pluralité de trous d'une section circulaire 11, répartis sur la surface de ladite paroi. La chambre de combustion 1 comporte > à sa partie inférieur, une auge 12 (figures 1 et 4) qui débouche dans le volume interne de la chambre. Cette auge s'étend sur une partie de la longueur de la chambre de combustion 1 et est située du côté de la boîte à eau 2. A l'opposé de la chambre de combustion 1 et à sa partie arrière, l'avant-foyer comporte une trémie à combustible 13 (figures 1 et 2), dans le fond 13a de laquelle est montée une vis transporteuse 14. Ladite vis 14 s'étend longitudinalement et parallèlement à la chambre de combustion 1. Cette vis est disposée dans un tube 15 qui relie la trémie 13 et l'auge 12 dans le fond de laquelle débouche la vis 14 de telle sorte que la vis est située nettement en retrait de la chambre de combustion. La vis 14 est calée à l'arbre de sortie d'un réducteur 16, entraîné par un moteur 17 au moyen de courroies 18. Le moteur 17 est disposé en console sur la trémie 13. Le réducteur est porté par un bâti 19. La chambre de combustion 1 comporte sa partie inférieure, où débouche l'auge 12, un dispositif de décrassage composé de plusieurs tiges-poussoirs 20, par exemple au nombre de cinq, lesquelles tiges sont encastrée dans une plaque-support 21 d'une forme de segment de cercle. Lesdites tiges sont passées dans cinq des tubes 9 qui traversent la boîte à eau 2 à sa partie inférieure et sont mues en translation horizontale parallèlement à la paroi de la chambre de combustion 1, par exemple au moyen d'un ensemble pignon 22/crémaillère 23 dont le pignon 22 est calé sur l'arbre de sortie d'un moto-réducteur ou par tout autre moyen tel qu'un vérin à double effet, situé à l'extérieur de la chambre de combustion 1.En position effacée, l'extrémité libre des tiges 20 est protégée de la chaleur à 11 intérieur des tubes 9 qui constituent des fourreaux refroidis parl'eau mise en circulation dans la boîte à eau 2. La chambre de combustion 1 est disposée à l'intérieur d'une enceinte, par exemple parallélépipédique 24 dans laquelle aboutit une tubulure d'arrivée d'air pulsé 25. Une autre tubulure 26 amène de l'air pulsé dans le turbulateur 7. Les tubulures 25/26 sont raccordées à une tubulure d'air 27 reliée à l'orifice de refoulement d'un ventilatuer 28. La tubulure d'aspiration 29 dudit ventilateur est reliée à une tubulure 30 dans laquelle est aspiré l'air chaud provenant du foyer du dispositif, et d'une tubulure d'air frais 31, captant l'air dans le local où est installé l'avant-foyer, ou à l'extérieur de ce local. Une vanne mélangeuse 32 est insérée sur la tubulure d'aspiration 29. Le débit d'air de combustion admis dans la chambre de combustion 1 par les trous 11 est réglé par une vanne 33. Le débit d'air admis dans le turbulateur 7 est réglé par une autre vanne 34. L'allumage de l'avant-foyer est réalisé manuellement. A ce stade, on amène simultanément le combustible au moyen de la vis 14 et de l'air de combustion. Pour arrêter la combu-stion > simultanément, on stoppe la vis d'alimentation 14 et on coupe l'air de combustion. Le combustible extrait de la tremie 13 est amene par la vis d'alimentation 14 dans l'auge 12 située au-dessous de la chambre de combustion 1. Sous la poussée de ra vis 14, le combustible remplit l'auge et déborde de celle-ci pour être introduit dans la partie inferieure de la chambre de combustion 1. Le réchauffement du combustible est très rapide du fait de la concentration de la chaleur dans la chambre 1, du rayonnement de la flamme très proche et de l'air de combustion qui est préalablement réchauffé. L'air de combustion est introduit dans la chambre 1 d'une part par les trous Il répartis sur la surface de la paroi de la chambre et d'autre part par le turbulateur 7 situé à l'arrière de celle-ci. Le fait de réchauffer rapidement le combustible et de créer une turbulence qui homogénéise les gaz permet la combustion d'une grande quantité de combustible dans un volume réduit. Les tiges-poussoirs 20 poussent les scories vers la partie ouverte la de la chambre de combustion 1. Le fonctionnement des tiges 20 est commandé périodiquement par un coffret de commande (non représenté). Un contact de fin de course limite le déplacement des tiges-poussoirs 20, de sorte que les scories ne sortent pas immédiatement de la chambre de combustion 1.Pendant la période où les tiges 20 sont immobilisées, le combustible et les scories restent à l'intérieur de la chambre i jusqu'à leur combustion totale. A leur remise en route et pendant la période de déplacement des tiges-poussoirs, les scories et le combfls tible sont poussés du côté de l'extrémité ouverte la de la chambre de combustion 1 et les cendres sont rejetées à l'extérieur de la chambre ] dans le cendrier du foyer du générateur de chaleur. L'enceinte 24 comporte, à sa partie inférieure et au-dessous de la chambre de combustion 1, une porte de dépoussièrage 35 par laquelle on extrait les poussières issues de la combustion. REVENDICATIONS 1. Avant-foyer pour brûler des combustibles solides en mor ceaux,pulvérulents ou en grains, destiné à équiper un générateur de chaleur et comportant une trémie à combustible (13) au fond de laquelle est montée une vis d'alimentation (14) débouchant dans une auge (12) dans laquelle le combustible est poussé sous l'effet de la vis pour le faire déborder de l'auge (12), caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de combustion tubulaire (}) horizontale, à la partie inferieure de laquelle débouche l'auge (12) dont ltextremité ouverte (la) de la chambre est destinée à être accolée au foyer dudit générateur de chaleur et dont la chambre tubulaire (1) est fermée à son autre extrémité par une double paroi formant une boîte à fluide de refroidissement (2) et comporte > à sa périphérie, un faisceau de tubes (3) parallèles entre eux et à la paroi de la chambre de combustion (1) à laquelle ils sont reliés par des voiles (10), lesquels tubes (3) débouchent dans ladite double paroi (2) et dans un collecteur périphérique (4) situé du côté de la partie ouverte (19) de la chambre de combustion (1) et dans lequel faisceau est établi la circulation du fluide de refroidissement de ladite chambre de combustion (1). 2. Avant-foyer selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de combustion (1) est cylindrique et en ce que les tubes de fluide de refroidissement (3) s'étendent parallèlement aux génératrices de la chambre de combustion (1). 3. Avant-foyer selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la chambre de combustion (1) comporte une pluralité de trous (11) répartis sur sa paroi pour diffuser dans la chambre une partie de l'air de combustion. 4. Avant-foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la chambre de combustion (1) comporte > dans sa partie centrale, un turbulateur d'air (7), lequel est disposé dans un logement (8) réservé dans la boîte à fluide de refroidissement (2). 5. Avant-foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chambre de combustion (1) comporte, à sa partie inférieure, un dispositif de décrassage comportant plusieurs tiges-poussoirs (20) se déplaçant parallèlement à la paroi de la chambre pour évacuer les scories hors de celle-ci. 6. Avant-foyer selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdites tiges-poussoirs (20) sont encastrées dans une plaque support (21) située à ltexterieur de la chambre de combustion (1), laquelle plaque (21) est reliée à des moyens (22/23) pour lui communiquer un mouvement de translation longitudinalement à ladite chambre (1). 7. Avant-foyer selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérise en ce que lesdites tiges-poussoirs (20) se déplacent dans des fourreaux (9) qui traversent ladite boite à fluide de refroidissement (2) de sorte qu'en position rétractée, les tiges-poussoirs (20) sont effacées dans lesdits fourreaux et sont protégées de la chaleur. 8. Avant-foyer selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que la chambre de combustion (1) est disposée dans une enceinte (24) dans laquelle aboutit une canalisation d'air de combustion (25).