Brevet FR2576394A1 — publié le 19860725

La présente invention se rapporte à un perfectionnement aux chaudières à combustibles solides permettant d'obtenir une combustion améliorée et du procéde dc cornbustion i on i i mi s cn uouvrc. Les combustibles solides visés principalement sont ceux à forte teneur en matières volatiles comme le bois. Les chaudières anciennes à combustibles solides comportent une chambre de combustion unique dans laquelle le combustible solide est entassé et brûlé lentement par pyrolyse. La combustion interne à travers la masse engendre une production importante d'oxyde de carbone à certaines allures. Outre l'aspect polluant cette surproduction d'oxyde de carbone affecte le rendement thermique de la chaudière qui chute fortement. La présente chaudière améliorée a pour but de remédier à ces différents inconvénients en permettant aux chaudières à combustibles solides d'atteindre un meilleur rendement par une combustion améliorée. Corrélativement, le taux de production d'oxyde de carbone chute également. En effet, I'oxyde de carbone se trouve brûlé et transformé en gaz carbonique de même que les matières volatiles dégagées par la distillation du bois porté à haute température au milieu du foyer. A cet effet, I'invention se rapporte à une chaudière à combustibles solides à combustion améliorée, caractérisée en ce qu'elle se compose d'un foyer magasin communiquant par sa paroi arrière avec une chambre de postcombustion à haute température, située à l'arrière de la chaudière, débouchant sur les carneaux échangeurs permettant un dernier échange thermique avant l'évacuation des gaz de combustion. Le procédé de combustion consiste à faire fonctionner la chaudière par combustion en couches minces sur grille dans le foyer magasin et à brûler les matières volatiles et les gaz de combustion dans une chambre de post combustion jusqu a combustion complète des imbrûlés avant leur passage à travers l'étage final d'échange. Outre les avantages principaux mentionnés ci-dessus, I'invention présente de nombreux avantages secondaires . propreté de la combustion et augmentation du rendement faible augmentation du prix de revient de la chaudière par rapport aux avantages obtenus . d i m i nution de l'encrassement des cheminées et de la chaudière en raison de l'absence d'imbrûlés ; chaudière polycombustible pouvant accepter d'autres combustibles solides et éventuellement liquides ou gazeux avec un brûleur. Les caractéristiques techniques détaillées et d'autres avantages de l'invention sont consignés dans la description qui suit, effectuée à titre d'exemple non limitatif sur un mode d'exécution en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une chaudière à combustibles solides conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue de détail en coupe longitudinale de la partie haute montrant l'échappement direct obturable dans la boîte à fumées la figure 3 est une vue en perspective montrant le parcours des fumées ; la figure 4 est une vue en élévation de la chaudière conforme à l'invention. La chaudière selon l'invention se compose d'un foyer conventionnel 1 formé par la juxtaposition d'éléments échangeurs classiques 2 délimitant un volume fermé latéralement par le corps des éléments échangeurs. Ce volume est utilisé conformément à l'invention comme foyer magasin 3 que l'on remplit par un combustible solide ou dans lequel se développe la flamme entretenue par un brûleur. Le foyer magasin 3 est fermé sur sa partie arrière par une paroi de séparation 4 le faisant communiquer avec une chambre- de postcombustion 5 se développant à l'arrière du foyer. Cette chambre est convenablement isolée sur toutes ses parois extérieures par un habillage 6 rapporté au-dessus des parois en fonte garnies intérieurement par un revêtement réfractaire 7. La paroi de séparation 4 sera de préférence réalisée en matériaux réfractaires. Elle comprend, dans sa partie supérieure 8, des passages calibrés 9 de dégazage de la réserve combustible 10. Ces passages de dégazage sont de petite section et disposés en étages. La paroi possède en partie inférieure un passage pri-ncipal 11 de section plus importante réalisant l'évacuation basse des gaz de combustion. Cette disposition permet la combustion en couches minces sur grille. La chambre de postcombustion 5 communique par sa partie supérieure avec les carneaux 12 pour un dernier échange thermique des gaz brumés avant leur évacuation. En partie supérieure, la chambre de postcombustion 5 communique également avec la boîte à fumées 13 par un passage direct obturable 14 prévu pour faciliter le démarrage. L'habillage ó comprend des ouvertures latérales 15 fixes ou réglables qui permettent l'arrivée d'air secondaire nécessaire à la combust ion dans cette chambre, l'arrivée d'air primaire se faisantsde façon classique par le clapet 16. Le procédé de combustion consiste à faire fonctionner la chaudière par combustion en couches minces sur grille dans le foyer magasin 3 puis de faire passer les gaz et fumées dans la chambre de postcombustion 5 à travers la paroi de séparation 4 en trajet direct par les orifices de dégazage 9 et par le passage principal 11. Dans la chambre de combustion, à haute température car adjacente au foyer, la plus grande partie de l'oxyde de carbone produite est transformée en gaz carbonique. De plus, les matières volatiles dégagées par la réserve de combustible en cours de combustion sont brûlées à leur sortie des passages calibrés 9 prévus dans la paroi de séparation. Le procédé de combustion consiste à constituer une réserve de combustible dans le foyer d'une chaudière, à réaliser une combustion en couches minces sur grille par évacuati-on directe des gaz et fumées à travers un passage principal bas adjacent à la partie basse arrière du foyer, à faire passer et à brûleur les gaz de combustion sortant du magasin à combustibles en cours de combustion dans une chambre de postcombustion à haute température attenante au foyer en les faisant traverser une paroi de séparation par des passages calibrés et à évacuer les gaz de combustion après passage dans les carneaux pour un dernier échange thermique. II est bien entendu que diverses modifications simples et variantes directes et d'exécution ainsi que des substitutions par des moyens équivalents et des adjonctions d'éléments équivalents et autres modifications sans apport inventif ne sauraient échapper à la présente protection, mais entrent au contraire pleinement dans son cadre. REVENDICATIONS 1. Chaudière à combustibles solides notamment à forte teneur en matières volatiles tel le bois, caractérisée en ce qu'elle se compose d'un foyer magasin (3) communiquant par une de ses parois selon au moins deux trajets avec une chambre de postcombustion (5) débouchant vers le haut sur les carneaux (12) pour un dernier échange thermique des gaz avant leur évacuation. 2. Chaudière selon la revendication 1 caractérisée en ce que la chambre de postcombustion (5) communique avec le foyer magasin par une paroi de séparation (4) disposée à l'arrière du foyer. 3. Chaudière selon la revendication 1 caractérisée en ce que la paroi de séparation (4) entre le foyer et la chambre de postcombustion (5) est en matériau réfractaire. 4. Chaudière selon les revendications 1 et 3 caractérisée en ce que la paroi de séparation (4) comprend, dans sa partie supérieure, des passages calibrés de dégazage (9) de la réserve de combustible (10) selon plusieurs niveaux et présente, dans sa partie inférieure, un passage principal (11) de plus grande section pour l'évacuation basse des gaz de combustion. 5. Chaudière selon la revendication 4 caractérisée en ce que les passages (9) sont de faible section. 6. Chaudière selon la revendication 1 caractérisée en ce que la chambre de postcombustion (5) présente à travers ses parois extérieures et son habillage des arrivées (15) d'air secondaire, I'arrivée d'air primaire s'effectuant par le clapet (16) disposé sous le foyer. 7. Procédé de combustion caractérisé en ce qu'il consiste à former dans le foyer d'une chaudière une réserve de combustible partiellement en cours de combustion, à réaliser une combustion en couches minces sur grille par évacuation directe des gaz et fumées à travers un passage principal bas adjacent à la partie basse arrière du foyer communiquant avec une chambre de postcombustion attenante, à faire passer et à brûler les gaz de combustion sortant de la réserve de combustibles en cours de combustion dans la chambre de postcombustion à haute température attenante au foyer, en les faisant traverser une paroi de séparation disposée à l'arrière du foyer par des passages calibrés et à évacuer les gaz de combustion après passage dans les carneaux pour un dernier échange thermique.