Brevet FR2580382A1 — publié le 19861017

a présente invention concerne une chaudière, notamment pour des combustibles solides tels que des "charbons gras", comportant un foyer, alimenté en partant d'une trémie, soit par une grille mobile type "grille à chane, soit par une grille fixe type sole avec poussoir. On connalt différents types de chaudières à charbon, notamment à charbon gras telles que celles décrites aux brevets FR - A 80 16 386, GB - A 1 027 442 et OEB 0064 456. Ces différentes chaudières ainsi que les autres chaudières connues présentent certes des avantages, mais les difficultés d'une combustion aussi complète que possible de combustibles gras tels que des charbons gras, ne sont pas toutes résolues dans ces chaudières. En effet, pour permettre une combustion correcte de ce type de charbon, au moment où les grains sont dans la période de gonflement maximale, ceux-ci forment un amalgame compact obstruant le passage de l'air primaire, il faut briser ces cokes en formation pour obtenir une combustion à coeur. D'autre part, en brûlant ce charbon en couche mince, il se produit des fissures irrégulières dans la croûte supérieure du lit de combustion qui constituent des chemins de passage préférentiels de l'air primaire, déséquilibrant la ligne de feu et n'assurant qu'une combustion incomplète. I1 existe des chaudières à charbon gras qui comportent en dessous de sa sole un ensemble d'organes en forme de doigts : ces doigts passent à travers des fentes de la sole pour attaquer et agiter, par intermittence, le lit de charbon brûlant sur la sole. Ces chaudières sont relativement complexes à cause de la mécanique nécessaire et qui, de plus, se trouvant sous la sole est exposée à la poussière et à la chaleur de la combustion. En outre, ce dispositif permet seulement de réorganiser le lit de combustion en détruisant les chemins de passage préférentiels de l'air sans apporter une réelle solution au problème posé. Certaines chaudières comportent des systèmes permettant de venir écraser les cokes en formation sur la grille, donc en couche mince, mais posent le problème de la répartition d'air dû à la modification de l'épaisseur du lit de combustible. D'autres enfin brûlent le combustible en bout de grille dans des "fosses à coke", donc en couche épaisse, avec tous les inconvénients de la combustion irrégulière sur la grille due aux transformations du charbon. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de créer une chaudière notamment destinée à brûler des charbons gras, et qui permette d'améliorer de façon non négligeable la combustion de ces charbons avant qué ceux-ci n arrivent dans le bac à cendres en associant les notions de casser le cocke avec la régularité de combustion. A cet effet, l'invention concerne une chaudière caractérisée en ce qu'elle comporte un organe disposé transversalement au sens de progression du charbon, placé dans la chambre du foyer à une certaine distance de l'entrée de la chambre et situé à une hauteur déterminée par rapport à la grille, fonction du type de combustible à brûler pour constituer un étranglement de la masse de charbon en ignition sur la grille, cet organe transversal subdivisant la chambre du foyer en deux parties - une partie avant dans laquelle débouche le combustible, permettant de brûler en couche épaisse dans une enceinte chaude, - une partie arrière dans laquelle le combustible termine sa combustion sur la grille. Les deux parties du foyer permettent une combustion particulièrement efficace du charbon gras brûlant dans la première partie en couche épaisse et bénéficiant d'un écrasement puis d'un éclatement des morceaux de charbon (ou coke) du fait de l'étranglement du passage sous l'organe transversal d'une part et suivi d'une fin de combustion classique dans la partie arrière du foyer d'autre part. Cette combustion est à la fois complète et régulière ce qui facilite également la commande et le fonctionnement de la chaudière. Suivant une autre caractéristique de l'invention, L'organe transversal est un caisson d'eau, notamment à circulation forcée. Le caisson à circulation d'eau permet d'éviter tout problème de surchauffe locale. Suivant une caractéristique particulièrement intéressante, l'organe transversal est surmonté de briques réfractaires. Cette rangée de briques réfractaires ou orqanes assimilés, permet de créer (ou d'obtenir) au niveau de cette première partie de foyer une enceinte très chaude optimisant la combustion à coeur des cokes. De plus, cet élément favorise également le redémarrage de la combustion au début d'une phase de combustion, en évitant également des imbrûlés ou du combustible mal brûlé. Dans certains cas, suivant la nature du combustible, cet élément d'inertie thermique permet également une combustion plus complète des gaz dégagés pendant la combustion. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'organe transversal est réglable en hauteur. Le réglage de l'organe transversal permet d'adapter son fonctionnement et notamment l'effet de retenue et d'écrasement à la nature du combustible. I1 est à remarquer que l'organe transversal n'est pas une cloison verticale qui coupe complètement et sur toute sa hauteur la chambre du foyer. Au contraire, cet organe, qui a surtout une fonction de retenue et d'étranglement pour le lit de combustion avançant, soit sur une grille mobile, soit sur une grille du type "sole fixe" par l'intermédiaire d'un poussoir, doit laisser passer dans la partie haute du foyer, les gaz chauds de la combustion. D'ailleurs, il est avantageux que la partie avant du foyer ou chambre avant, corresponde à un caisson d'air primaire sous la sole. Cela permet de mieux règle la combustion par le réglage du débit d'air primaire. Le second caisson d'air primaire peut être associé à la partie arrière de la chambre du foyer. La présente invention sera décrite de façon plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une chaudière selon l'invention, - La figure 2 est un schéma transversal, partiel, de la chaumière, selon l'invention, coupée au niveau du foyer. Selon la figure 1, la chaudière de combustion automatique, notamment destinée à brûler des combustibles solides gras, se compose d'une trémie d'alimentation 1, alimentant un foyer 2. Le foyer est suivi d'un ou plusieurs échangeurs portant globalement la référence 3. Les fumées et gaz de combustion sont évacués par la conduite 4 vers une cheminée non représentée. L'air comburant est fourni par un ventilateur 5 qui alimente notamment les caissons 6, 7, 8 placés sous la sole 9 sur laquelle proggresse le lit de combustible. L'envoi du combustible dans le foyer est assuré par un poussoir 10 commandé par un moteur 11 en fonction de la demande calorifique. Le circuit de fluide caloporteur (eau) se compose d'une arrivée 12, reliée à la chemise 13 du foyer 2 et aux chemises 14 des échangeurs de chaleur : le fluide chaud sort en partie haute par l'ajutage 15. En aval de la sole 8 se trouve un bac à cendres 16. Un organe transversal 18 constitué par un caisson 19 et une rangée de briques réfractaires 20, est placé dans la chambre du foyer 2 ; cet organe 18 subdivise cette chambre en une partie avant 21 et une partie arrière 22. L'organe transversal 18 est placé à une certaine distance derrière l'entrée de la chambre, c'est-à-dire à une certaine distance en aval du conduit 23 à travers lequel le poussoir 10 pousse du charbon dans le foyer ; cet organe transversal 18 est également situé à une certaine hauteur au-dessus de la sole 9 Cette hauteur qui dépend du combustible, est inférieure à celle de la hauteur naturelle du lit de combustible, de façon à constituer un étranglement La chambre avant 21 qui se trouve au-dessus du caisson 7 d'alimentation en air primaire, retent ainsi une certaine partie du combustible qui y séjourne suivant une couche épaisse. La chambre 22 située derrière l'organe transversal 18 permet au lit de combustible de poursuivre sa combustion et de la terminer avant de tomber dans le bac à cendres 16. L'organe transversal 18 occupe toute la largeur du foyer pour barrer partiellement le passage du lit de combustible. Cet organe 18 est réglable en hauteur pour pouvoir être adapté à la nature du combustible Cela signifie que la hauteur de l'organe 18 (ou hauteur libre de l'étranglement) dépend du degré de gonflement du combustible. Cette hauteur est choisie pour retenir le combustible durant sa phase de gonflement dans la chambre 21. Dans cette chambre, le combustible ayant ainsi gonflé séjourne suivant une couche épaisse favorisant la combustion. Le réglage de la hauteur d'étranglement se fait pour qu'en régime stationnaire il s'accumule dans la chambre 21 une certaine quantité ou hauteur de charbon sans déborder par dessus l'organe 18. En fonction de la combustion, le combustible de la chambre 21 se renouvelle par effet de circulation. Pour éviter la surchauffe, il est avantageux que le caisson 19 soit traversé par du fluide caloporteur tel que de l'eau en circulation forcée Comme le fonctionnement de la chaudière est cyclique, faisant alterner des phases de combustion et des phases de repos en fonction de la demande de chaleur, il est avantageux de réaliser la partie supérieure de l'organe transversal par une rangée de briques réfractaires 20 constituant un organe d'inertie thermique pour favoriser et entretenir la combustion et faciliter le redémarrage de la combùstion après une phase d'arrêt. Sous l'effet de la poussée exercée par le poussoir 10 sur le charbon qu'il introduit dans le foyer ainsi que sur le charbon qui s'y trouve déjà, il y a un écraser des morceaux de charbon en ohase de gonflement avant le passage sous l'organe transversal 18. Cet écrasement ou laminage se traduit par la rupture des morceaux de charbon, ce qui facilite leur combustion complète, régulière, dans la partie arrière 22 du foyer 2. Ainsi, à l'extrémité de la sole 9, le combustible a parfaitement brûlé et il tombe à l'état non incandescent dans le bac à cendres 16. Les cendres et déchets de combustion peuvent ainsi être évacués par la vis 17 sans qu'il ne soit nécessaire de faire passer ces produits de combustion dans un autre bac à cendres, comme cela est le cas lorsque la combustion n'est pas encore terminée à l'extrémité aval de la sole. I1 est également à remarquer que la combustion en couche épaisse dans la partie 21 permet d'éviter les projections de combustible et régularise la ligne de feu puisqu'il ne peut y avoir de fissures traversant toute cette couche de compustible et qui constitueraient un chemin de passage préférentiel de ltair comburant. Comm-e déjà indiqué, la position de l'organe transversal 18 est réglable en hauteur. Ce réglage est intéressant pour adapter l'étranglement à la nature du charbon brûlé. La figure 2 montre de façon schématique la disposition de ces différents éléments au niveau du foyer. Cette figure montre, en particulier, le passage du caisson 19 à travers les flasques 24 du foyer, la rangée de briques réfractaires 20, les moyens d'étanchéité latérale 25 et le moyen de réglage de hauteur 26. Ce moyen26 est constitué à titre schématique par un dispositif à vis. Tout autre moyen approprié de réglage en hauteur peut être choisi. La figure 2 montre également le branchement du caisson 19 sur le collecteur d'arrivée 12 et le collecteur de sortie 15. Pour assurer la circulation forcée, il est prévu à titre d'exemple une pompe de circulation 27. De façon générale, la chaudière selon l'invention peut avoir d'autres particularités, connues en elles-mêmes, telles que plusieurs échangeurs de chaleur, des extracteurs, etc. sans que cela ne modifie le cadre de la présente invention. Dans certains cas de combustible sans indice de gonflement "type secs" et ayant de fortes teneurs en matières volatiles "type flambants", l'organe transversal peut avantageusement être utilisé sans étrangler le lit de combustion, en le remontant au-dessus de celui-ci, servant de chicane pour les flammes se développant dans la première partie du foyer. Dans ce cas, il est alors constaté que les matières volatiles brûlent parfaitement du fait de la haute température régnant dans cette zone. REVENDICATIONS 10) Chaudière, notamment pour des combustibles présentant un indice de gonflement, tels que "charbons gras", comportant un lit de combustible avançant soit sur une grille mobile, soit sur une grille type "sole fixe", par poussée, chaudière caractérisée en ce qu'elle comporte un organe disDosé transversalement au sens de progression du charbon (18, 19, 20), placé dans la chambre du foyer (2) à une certaine distance de l'entrée (23) de la chambre (2) et situé à une hauteur déterminée par rapport à la grille, fonction du type de combustible à brûler, pour constituer un étranglement de la masse de charbon en ignition sur la grille, cet organe transversal 18 subdivisant la chambre du foyer (2) en deux parties : : - - une partie avant (21) dans laquelle débouche le combustible, permettant de brûler en couche épaisse dans une enceinte chaude, - une partie arrière (22) dans laquelle le combustible termine sa combustion sur la grille. 20) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe transversal (18) est un caisson d'eau (19) notamment à circulation forcée. 30) Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'organe transversal (18) est un caisson d'eau (19) surmonté de briques réfractaires (20). 40) Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'organe transversal (18) est réglable en hauteur (25, 26).