Brevet FR2589991A1 — publié le 19870515

La présente invention a pour objet un avant-foyer pour chaudières à tube foyer et tubes de fumées, conçues pour la combustion de charbon pulvérisé. Dans ce type de chaudières, les parois du tube foyer et des tubes de fumées sont fortement refroidies par l'eau de la chaudière et leur température est trop basse pour permettre la combustion correcte d'un combustible solide tel que le charbon pulvérisé. Pour permettre l'emploi de ce combustible, on a prévu d'utiliser un avant-foyer dont la température de la paroi est contrôlée pour la maintenir à une valeur convenable, généralement comprise entre 6000C et 900 C. Dans le brevet français nO 83.20031, on a décrit un avant-foyer comportant une paroi avant sur laquelle est monté le brûleur à charbon pulvérisé et une paroi latérale longitudinale constituée par un serpentin de circulation d'eau, noyé dans une matière réfractaire et isolante. Avec cet avant-foyer, lorsque le revêtement réfractaire de la paroi latérale est usé ou détérioré accidentellement, il est nécessaire, pour le remplacer, de le casser en évitant d'endommager le serpentin et cette opération est longue, difficile et onéreuse. Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient en réalisant la paroi latérale de l'avant foyer de telle sorte que le revêtement réfractaire puisse etre facilement mis en place et remplace. L'invention permet, par ailleurs, un remplacement d'une partie du revêtement réfractaire sans endommager le reste de ce revêtement. Elle permet aussi une remise en route immédiate de la chaudière, après réparation, sans nécessiter séchage, ni cuisson préalable. L'avant-foyer objet de la présente invention est caractérisé en ce que sa paroi latérale est formée de tubes longitudinaux, parallèles, espacés les uns des autres, et reliés entre eux ou à un collecteur à chacune de leurs extrémités, en ce que le revêtement intérieur de cette paroi est constitué par des pièces en matière réfractaire, munies de tenons logés entre les tubes, ces tenons s'tendant vers l'extérieur au-delà de la surface cylindrique définie par les axes des tubes et leur partie se trouvant au-delà de cette surface ayant une largeur superieure à l'intervalle entre deux tubes de façon à assurer l'accrochage des pièces sur les tubes.De préférence, les tubes comporteront à une de leurs extrémités une portion coudée vers l'extérieur et dont le diamètre est in férieur au diamètre de la portion rectiligne des tubes pour permettre le passage des tenons lors du montage et du démontage des pièces réfractaires. Selon une variante, les tubes pourront également comporter dans leur partie rectiligne, une partie rétrécie permettant la mise en place des pièces réfractalres. Avantageusement, les pièces réfractaires auront une longueur inférieure à la longueur de la paroi latérale de I'avant-foyer, ces pièces étant disposées bout à bout et les rangées de pièces ainsi formées étant places côte à côte de façon à former un revêtement continu sur toute la paroi. La largeur des pièces réfractaires pourra entre égale à l'ecartement entre les axes des tubes, diminué du jeu nécessaire au montage, ou à un multiple de cet écartement. Dans ce dernier cas, il ne sera pas nécessaire que les pièces réfractaires soient munies de tenons s'engageant entre tous les tubes. Ces pièces réfractaires seront réalisées en un-matériau ayant un coefficient de conductibilité important pour que le flux de chaleur transmis aux tubes, où circule l'eau de refroidissement, soit suffisant pour permettre de maintenir la température de peau du revêtement à une valeur maximale de 9000C environ. Les tubes constituant la paroi- latérale de l'avant foyer seront reliés en série ou des groupes de tubes, branchés en parallèle, seront reliés en série, éventuelle ment par l'intermédiaire de collecteurs, de façon à main- tenir, dans tous les tubes, des débits d'eau pratiquement identiques et suffisants pour assurer un refroidissement efficace de toute la paroi. L'avant-foyer selon l'invention comprend en outre, ainsi qu'il est décrit dans le brevet français précité, une paroi avant comportant un ouvreau, au centre duquel est mont un brûleur à charbon pulvérisé, et un dispositif périphérique d'injection d'air tertiaire dans une direction parallèle à l'axe de l'avant-foyer, l'écoulement de cet air le long du revêtement réfractaire de la paroi latérale en assurant la protection. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe verticale d'une chaudière équipée d'un avant-foyer, conforme à l'invention La figure 2 est une coupe transversale à grande échelle de la paroi de l'avant-foyer La figure 3 est une vue développée du faisceau de tubes constituant la paroi de l'avant-foyer ; et La figure 4 est une vue suivant F de l'extrémité des tubes, la paroi frontale de lavant-foyer étant retirée. La chaudière à charbon pulvérisé, représentée sur la figure 1, comprend un tube foyer 10 qui délimite avec l'enveloppe 12 une chambre à section annulaire, traversée par des tubes de fumées 14. Un avant-foyer 16 est placé devant ltentrée du tube foyer, coaxialement à celui-ci. La paroi cylindrique de l'avant-foyer est formée de tubes longitudinaux 18, régulièrement espacés et dont les extrémités sont raccordées à des collecteurs toriques 20 et 22, et d'un revêtement réfractaire 24. Ce revêtement est constitué par des pièces en matière réfractaire 26 (figure 2), nies de tenons 28 engagés entre les tubes 18. Ces tenons *'étendent radialement vers l'extérieur au-delà de la surface cylindrique 30 finie par les axes des tubes, et la partie des tenons située au-delà de cette surface est plus large que l'Intervalle entre deux tubes de façon a réaliser l'accrochage des pièces aux tubes.La largeur de ces pièces est pratiquement égale à Ja distance entre les axes des tubes et elles sont plus courtes que les tubes, plusieurs pièces étant placées bout à bout sur la longueur des tubes. Dans ltexemple représenté, les tenons épousent la forme des tubes et pour pallier les irré-gularités de forme et de surface, il est prévu un enduit entre tubes et pièces réfractaires. Ces pièces qui, pour des raisons de prix de revient, seront de préférence toutes identiques sont réalisées par moulage en un matériau possedant un coefficient de conductibilité important et leur rôle est de présenter à la flamme une surface dont la température est toujours en dessous du point de fusion des cendres du charbon. Ces pièces sont mises en place et enlevées par l'avant en les faisant glisser sur les tubes, après avoir enlevé la paroi frontale de l'avant-foyer. Pour permettre ces opérations, l'extrémité 19 des tubes, raccordée au collecteur avant 20, a un diamètre réduit et est coudée vers I'extérieur (figure 4). Des butées sont prévues pour les pièces 26 à l'autre extrémité des tubes. La paroi de l'avant-foyer est complétée par un isolant 32 et une enveloppe en tôle 34. La paroi frontale de l'avant-foyer porte un brûleur à charbon pulvérisé 36. Des chicanes 38 sont soudées dans les collecteurs 20 et 22 pour assurer la circulation de l'eau alternativement dans un sens et dans l'autre dans des groupes de tubes successifs (figure 3). Bien que dans exemple décrit ci-dessus, l'avantfoyer soit disposé horizontalement, il est bien évident qu'il pourrait être disposé verticalement, par exemple au sommet d'une chambre de combustion à axe vertical. Il est par ailleurs bien entendu que toutes les modifications qui pourraient être apportées au mode de réalisation décrit par l'emploi de moyens techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention. REVEND I CAT IONS 1. Avant-foyer pour chaudière ou chambre de combustion à charbon pulvérisé, comprenant une paroi cylindrique formée de tubes de circulation d'eau et d'un revetement intérieur réfractaire, caractérisé en ce que ladite paroi est formée de tubes longitudinaux (18) parallèles, espacés l'un et l'autre et qui sont reliés entre eux et à un collecteur (20, 22) à chacune de leurs extrémités,et en ce que le revêtement intérieur (24) est constitué par des pièces en matière réfractaire (26), munies de tenons (28), engagés entre les tubes, ces tenons s'étendant au-delà de la surface cylindrique (30) définie par les axes des tubes et leur partie se trouvant au-delà de cette surface étant plus large que l'intervalle entre deux tubes (19). 2. Avant-foyer selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une extrémité (19) des tubes a un diamètre réduit et est coudée vers 3. Avant-foyer selon la revendication 1, caractérisé en ce que une partie de la fraction rectiligne des tubes (18) a une diamètre rétréci. 4. Avant-foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que plusieurs pièces réfractaires (26) sont placées bout à bout sur la longueur des tubes (18). 5. Avant-foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la largeur des pièces réfrac- taires (26) est sensiblement égale à la distance entre les axes des deux tubes voisins. 6. Avant-foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la largeur des pièces réfractaires est égale à un multiple de la distance entre les axes des deux tubes voisins. Avant-foyer selon 1 l'une quelconque des revendications i à 6, caractérisé en ce que les tubes (18) sont reli entre eux de façon que la circulation de l'eau se fasse alternativement dans un sens et dans l'autre dans des groupes de tubes successifs. 8. Avant-foyer selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce quWil comporte une paroi avant contenant un ouvreau au centre duquel est monté un brûleur à charbon pulvérisé (36) et un dispositif périphérique d'admission d'air tertiaire dans une direction parallèle à l'axe de l'avant-foyer.