Brevet FR2583304A1 — publié le 19861219

La présente invention concerne la désulfuration des gaz de combustion d'une chaudière. Elle concerne plus particulièrement, quoique non limitativement, la désulfuration des gaz sortant d'un foyer à lit fluidisé où la combustion s'effectue avec agglomération des cendres sous forme de mâchefers. Un tel foyer comporte une grille mobile inclinée vers le haut de l'avant vers l'arrière, suivant le sens d'avancement du combustible. Dans le cas de cet exemple particulier, une solution au problème de la déslfuration a eété proposée par la demande de brevet français n0 84/19515 déposée le 20 décembre 1984 au nom de la demanderesse. Cette solution consiste à injecter un agent désulfurant dans les gaz, au niveau de la zone de combustion ou sensiblement au dessus, et à séparer ensuite le circuit des solides (cendres et imbrulés) en provenance du foyer, du circuit de recyclage de l'agent désulfurant et des produits de la réaction de désulfuration. On réalise d'autant plus facilement cette séparation que l'agent désulfurant a une granulométrie plus fine que la granulometrie moyenne des poussières envolées issues du combustible. Une solution de ce genre présente quelques inconvénients lorsque les gaz sont appelés à balayer pendant un temps de séjour court,la zone de température Optimale à la réaction de désulfuration, comprise entre 7500C et 10500C. Il importe donc que, lorsqué la chaudière fonctionne à plein régime, l'agent désulfurant séjourne un temps suffisent dans la zone de température où la désulfuration est la plus efficace. Il est par ailleurs, souhaitable de créer une assez forte concentration des gaz en agent désulfurant. L'installation connue n'est pas adaptée pour répondre à ces exigences. L'invention a surtout pour but de remédier aux inconvénients précités. Elle a plus précisément pour objet une installation pour la désulfuration des gaz provenant du foyer d'une chaudière et parcourent une chambre surmontant ledit foyer avant de balayer les tubes d'échange de chaleur par convection de la chaudière, la désulfuration étant effectuée par injection d'un agent désulfurant à un niveau prédéterminé le long du parcours desdits gaz, caractérisée en ce qu'il est prévu, entre la chambre et lesdits tubes de la chaudière, une enceinte distincte de la chambre et communiquant avec celle-ci, ladite enceinte p#s- sédant des dimensions suffisantes pour que la réaction de désulfuration puisse se produire avant que les gaz atteignent lesdits tubes. L'enceinte de déslfuration peut être constituée par une conduite rectiligne raccordée à la chambre. Cette conduite est tapissée par des tubes d'échange de chaleur par rayonnement. En variante, ladite conduite contient au moins un panneau de tubes d'échange de chaleur par rayonnement, le plan dudit panneau étant parallèle au courant des gaz. De toute façon,elle ne saurait comporter de tubes d'échange de chaleur par convection. L'enceinte de désulfuration peut être constituée par la branche ascendante d'une conduite en forme de U dont la branche descendante, raccordée à la chambre, forme, à sa partie inférieure, un dépoussiéreur primaire de cendres et dtimbrulés. L'enceinte de désulfuration est avantageusement réalisée sous la forme d'une chambre de fluidisation d'un réacteur à lit circulant. L'installation comporte deux dépoussiéreurs, respectivement primaire pour récupérer les cendres et les imbrulés, et secondaire pour récupérer l'agent désulfurant et les produits de la réaction de désulfuration, ainsi qu'un conduit de recyclage des particules sortant du dépoussiéreur secondaire. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit, faite en regard des dessins annexés, concernant deux formes particulières de réalisation données à titre d'exemples non limitatifs. La figure 1 représente l'installationdans le cas d'une chaudière a lit fluidisé fonctionnant avec extraction des cendres agglomérées. La figure 2 représente une variante de l'installation. Sur la figure 1, le repère 1 désigne le lit fluidisé qui est surmonté d'une chambre de combustion 2, laquelle est munie de parois 4 à écrans tubulaires et de tuyères 3 d'injection d'air secondaire. A la sortie de la chambre 2, les gaz traversent successivement une enceinte 5 dont il sera parlé plus explicitement plus loin, un faisceau de tubes à convection 7, un dépoussiéreur primaire 6, des échangeurs de chaudière 22 à convection, et un dépoussiéreur secondaire 8, avant d'être évacués par une cheminée non représentée. Les échangeurs 22 sont éventuellement conçus comme économiseurs ou réchauffeurs d'air par exemple. Le dépoussiéreur 6 est d'un type mécanique usuel, tandis que le dépoussiéreur 8 est un dépoussiéreur électrostatique ou à manche, apte à effectuer une séparation plus fine que le précédent. On a représenté sur la figure par un trait continu S le circuit des solides issus du combustible, et par un trait discontinu D le circuit des solides constitues essentiellement de l'agent désulfurant et des produits de la réaction de désulfuration. Le combustible solide (charbon, schiste, coke de pétrole, combustible végétal ou déchet) est introduit dans le lit fluidisé 1 en 9, au dessus dudit lit. Il pourrait également être introduit au sein même du lit. Cette introduction peut se faire par gravité dans une goulotte, ou par une vis, ou pneumatiquement par exemple. Une partie des cendres issues du combustible est retenue dans le lit fluidisé 1 puis évacuée en 10 sous forme de mâchefers, par suite du déplacement de la grille mobile constituant, comme cela est connu, un support de fluidisation traversé par l'air de soufflage primaire. L'autre partie est envolée en il puis est séparée, dans une forte proportion,dans le dépoussiéreur primaire 6 pour être injectée en 12 par exemple, juste au dessus du lit fluidisé 1 ou au sein même du lit. L'agent désulfurant frais, à base de C03Ca par exemple, est introduit en 13, à la partie supérieure de la chambre 2 par tout moyen usuel. Il est entrainé par les gaz en 14 où commence la réaction de désulfuration. L'agent désulfurant et les produits de ladite réaction traversent ensuite le dépoussiéreur 6, le dépoussiéreur 8 et sont évacués en 15 suivant un débit dosé, tandis que le reste est injecté dans la chambre 2 en 16 sensiblement au même niveau que celui de l'introduction en 13 de l'agent désulfurant frais,ou légèrement en aval, puisque le désulfurant réinjecté n'a plus besoin d'être décarbonaté. L'enceinte 5 est dimensionnée de telle sorte que la réaction de désulfuration puisse se produire avant que les gaz pénètrent dans la zone des tubes à convection 7 de la chaudière. Dans le cas de la figure l'enceinte.5 est réalisée sous la forme d'une conduite exempte de tubes à convection reliant la chambre 2 au faisceau de tubes 7. Cette conduite est tapissée de tubes à échange de chaleur par rayonnement 21, ce qui est favorable à l'augmentation du temps de séjour des gaz dans ladite enceinte. Elle pourrait aussi contenir des panneaux de tubes d'échange de chaleur per rayonnement disposés sur chant, le plan de chaque panneau étant parallèle au courant de gaz.On pourrait aussi prévoir une enceinte plus longue que théoriquement nécessaire pour la désulfuration et ne pas placer de tubes d'échange de chaleur par convection à l'amont du dépoussiéreur 6, mais seulement des tubes d'échange de chaleur par rayonnement. Sur la figure 2 on a utilisé les mêmes repères que sur la figure précédente pour représenter les éléments identiques ou équivalents. On se contentera de décrire ci-après les éléments nouveaux ou ceux différemment agencés. L'enceinte est ici réalisée sous la forme de la branche ascendante Sa d'une conduite en U dont la branche descendante 5b se raccorde à la partie supérieure de la chambre 2. La branche 5b constitue une chambre de décan tation dont la base forme un séparateur analogue au dé poussiéreur primaire 6 de la figure 1. A la base de la branche 5b est aménagée une grille 17 au dessus de laquelle est recyclé l'agent désulfurant. Ceci revient à réaliser un lit circulant ou un lit fluidisé dense disposé en série avec le lit 1 de la chaudière, le matériau fluidisé étant ici essentiellement l'agent désulfurant. On peut alors utiliser un agent désulfurant plus grossier que dans le cas de la figure précédente.Les gaz chargés de particules d'agent désulfurant et des produits de la réaction de désulfuration , et contenant les suies les plus fines issues de la chambre 5b, sortent de enceinte 5a pour balayer les tubes à convection 7 du groupe évaporatoire ou du surchauffeur de vapeur de la chaudière. Le dépoussiéreur 8 sépare de ces gaz les particules précitées pour les recycler au dessus de la grille 17. L'agent désulfurant ayant capté le soufre est purgé sur ce circuit en 15 au niveau de la grille 17. L'agent désulfurant frais est injecté en un point quelconque 13 du circuit, tandis que le combustible frais est injecté en 9. Ces injections sont faites de préférence par voie pneumatique. Bien que l'invention ait été décrite en référence à deux formes particulières de réalisation, il va de soi qu'elle ne leur est en rien limitée , et que des modifications peuvent lui être apportées s.ns sortir de son domaine. Il est bien entendu que Invention n'est pas limitée au seul cas des foyers à lits fluidisés, mais s'applique au cas de tout autre type de foyer, que la combustion s'effectue ou non avec agglomération des cendres. On pourra également remplacer l'un quelconque des moyens décrits par un moyen techniquement équivalent. L'invention couvre donc, outre les exemples repré sentés, leurs différentes variantes de réalisation possibles. REVENDICATIONS 1. Installation pour la désulfuration des gaz provenant du foyer d'une chaudière et parcourant une chambre (2) surmontant ledit foyer avant de balayer les tubes d'échange de chaleur par convection (7) de la chaudière, la désulfuration étant effectuée par injection d'un agent désulfurant à un niveau prédétermine le long du parcours desdits gaz, caractérisée en ce qu'il est prévu, entre la chambre (2) et lesdits tubes de la chaudière, une enceinte (5) distincte de la chambre (2) et communiquant avec celle-ci, ladite enceinte possédant des dimensions suffisantes pour que la réaction de désulfuration puisse se produire avant que les gaz atteignent lesdits tubes. 2. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que L'enceinte de désulfuration (5) est constituée par une conduite raccordée à la chambre (2). 3. Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que ladite conduite est tapissée par des tubes d'échange de chaleur par rayonnement (21). 4. Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que ladite conduite contient au moins un panneau de tubes d'échange de chaleur par rayonnement, le plan dudit panneau étant parallèle au courant des gaz. 5. Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'enceinte de désulfuration (5) est constituée par la branche ascendante (5a) d'une conduite en forme de U dont la branche descendante (5b), raccordée à la chambre (2), forme, à sa partie inférieure, un dépoussiéreur primaire de cendres et d'imbrulés. 6. Installation suivant l'une des revendications 1 ou 5, caractérisée en ce que l'enceinte de désulfuration (5) est réalisée sous la forme d'une chambre de fluidisation d'un réacteur à lit circulant. 7. Installation suivant l'une des revendications i à 6, caractérisée en ce qu'il est prévu, deux dépoussiéreurs, l'un (6) pour récupérer les cendres et les imbrulés, et l'autre (8) pour récupérer l'agent désulfurant et les produits de la réaction de désulfuration, et un conduit de recyclage des particules sortant du second dépoussiéreur (8).