Brevet FR2587091A1 — publié le 19870313

La présente invention concerne un procédé de combustion assisté de combustibles à faible pouvoir calorifique tels que lignite, tourbe, bois, écorce, sciure, sous-produits agricoles comme paille, rafles de mais, canne de provence, ou ordures ménagères. Les combustibles cités ci-dessus sont disponibles à des prix intéressants, mais sont difficiles à utiliser du fait de leur faible pouvoir calorifique. Souvent ces combustibles sont très humides, ce qui rend leur inflammation difficile et leur combustion lente. La température des foyers reste limitée ; des imbrûlés s'échappent de la chaudière en quantité importante. De plus, la lenteur de la combustion oblige à prévoir des foyers de grande dimension dont l'encombrement et le prix sont de sérieux handicaps. Enfin, la combustion de ces produits nécessite des excès d'air élevé avec pour conséquence des rendements thermiques faibles. On connait des systèmes de combustion utilisant un réchauffage de l'air de combustion par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur entre l'air et les fumées issues de la combustion. Ces systèmes permettent l'utilisation de combustibles humides, mais sont coûteux et encombrants. De plus, le rendement est abaissé par le,s déperditions thermiques de l'échangeur et des conduites de raccordement. Dans d'autres réalisations connues, on prélève des gaz dans le foyer même, à contre-courant du bois introduit, de façon à en provoquer le séchage ; ces gaz, après passage dans un moyen de ventilation, sont réinfectés dans le foyer en mélange avec l'air primaire de combustion. Ce procédé, efficace pour sécher le combustible, présente un inconvénient rédhibitoire : lors de leur passage à travers la couche de combustible, les gaz chauds provoquent la carbonisation du combustible frais, avec dégagement de goudrons. Ces goudrons sont aspirés par le moyen de ventilation et se déposent sur celui-ci et sur les conduits à travers lesquels les gaz sont véhiculés ; l'encrassement rapide rend ce procédé difficilement opérable. Enfin, on connait des procédés dans lesquels on prélève une partie de fumées à la sortie de la chaudière pour les injecter sur le combustible et sécher celui-ci. Ce système est inopérant avec du combustible très humide car la température des fumées (2000C) est trop basse pour opérer le séchage. La présente invention est un procédé d'assistance à l'allumage qui assure un séchage préalable et une inflammation accélérée du combustible tout en évitant les inconvénients des procédés connus. A cet effet, le procédé consiste à prélever les gaz de combustion, non pas dans le foyer, mais à la sortie de celui-ci, à les refroidir partiellement à une température comprise entre 200 et 4000C et à les pousser à travers la couche de combustion pénétrant dans le foyer, à l'aide d'un ventilateur, ces gaz étant ensuite réintégrés dans le foyer. I1 se distingue des procédés existants par le fait que l'on recycle des gaz chauds avant passage dans les corps d'échange et par le fait que les gaz passent dans le ventilateur avant de traverser la couche de combustible. Un dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention dans une chaudière à tube foyer et tube de fumée consiste à disposer à l'extrémité de sortie de la chambre de combustion des tubes dont une extrémité est reliée à la bouche d'un ventilateur situé dans le socle de la chaudière, leur diamètre et leur longueur étant calculées pour provoquer un refroidissement modéré des gaz de combustion à une température de 300 à 4000C, gaz que l'on réinjecte sous la couche de combustible à travers une série d'orifices aménagés dans la plaque inférieure du conduit d'alimentation du combustible. Le procédé suivant l'invention est-tout à fait adapté à la combustion de produits à faible pouvoir calorifique, tels que bois ou écorce jusqu'à 60 % d'humidité ; le courant de gaz à une température de 200 à 3000C provoque le séchage rapide et la carbonisation de la surface des particules du combustible. Lorsque celles-ci pénètrent ensuite dans le foyer, elles s'enflamment alors facilement au contact de l'air primaire de combustion. Comme ce sont les particules du dessous de la couche qui sont séchées préférentiellement, ce sont celles qui s'enflamment premièrement. Le dégagement de chaleur qui accompagne cette combustion naissante assure la progression du feu à l'intérieur de la couche. On réalise ainsi un accrochage du feu au point d'introduction du combustible et une stabilisation de la marche du foyer. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention possède les avantages suivants - Les gaz recirculés sont propres puisqu'ils sont prélevés à la sortie de la zone de combustion, donc après combustion aussi complète que possible, et en particulier, ils ne contiennent pas de goudron. - La température des gaz à l'entrée du ventilateur peut être ajustée par le dimensionnement des tubes de fumée servant au transport des gaz recyclés. On ajuste cette température de façon à ce qu'elle soit assez haute pour assurer un séchage et un allumage efficace du combustible mais assez basse pour que les gaz soient manipulables par un ventilateur conventionnel, tel que ventilateur en acier ordinaire. On n'a pas besoin d'un ventilateur d'exécution spéciale en acier inoxydable par exemple. - L'ensemble est compact et s'intègre complètement à la chaudière sans exiger d'appendices qui sont la cause de déperditions calorifiques et de dangereuses fuites de gaz. - La commande du ventilateur peut être facilement régulée par un asservissement à la température des gaz à la sortie des tubes de fumée. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description non limitative ci-après, accompagnée de dessins dans lesquels - la figure 1 est une élévation en coupe d'un dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention dans une chaudière verticale à tube foyer et tubes de fumées, - la figure 2 est une vue de dessus en coupe de la partie essentielle du dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant l'invention toujours dans le cas d'une chaudière verticale. Sur la figurel, la chaudière est constituée principalement d'un tube foyer (1), d'une série de tubes de fumée (2) formant corps d'échange, d'un conduit d'alimentation en combustible (3) permettant d'introduire le combustible vers la grille (4) sur laquelle a lieu la combustion. Le dispositif suivant l'invention est constitué de un ou plusieurs tubes (5) amenant les gaz preleves en haut du tube foyer (l) à l'embouchure d'un ventilateur (6) qui pousse les gaz vers un caisson (7) à partir duquel ils parviennent, à travers la paroi inférieure (8) du conduit (3), à la couche de combustible (10), qu'ils traversent avant de rejoindre le tube foyer (1). Sur la figure 2 (coupe aa référencée figure 1), le tube de fumée (5) servant au recyclage des gaz parvient à l'entrée (6) du ventilateur qui pousse les gaz vers le caisson (7), à partir duquel ils parviennent, à travers la paroi inférieure v8) du conduit (3) d'alimentation en combustible, à la couche de combustible (10). REVENDICATIONS 1 - Procédé d'assistance à l'allumage de combustibles solides à faible pouvoir calorifique ou très humides caractérisé en ce que l'on prélève une partie des gaz à la fin de la zone de combustion, qu'on les refroidit partiellement à une température comprise entre 3000C et 4000C et qu'on les pousse à travers la couche de combustible pénétrant dans le foyer à l'aide d'une aspiration exercée par un ventilateur, ces gaz étant ensuite réintégrés dans le foyer. 2 - Dispositif de mise en oeuvre du procédé suivant la revendication dans une chaudière à tube foyer et tube de fumée caractérisé en ce que, à la sortie de la chambre de combustion, sont disposés des tubes (5) dont une extrémité est reliée à la bouche d'un ventilateur situé dans le socle de la chaudière, leur diamètre et leur longueur étant calculés pour provoquer un refroidissement modéré des gaz de combustion à une température de 3000C à 4000C, gaz que l'on réinfecte sous la couche de combustible à travers une série d'orifices ménagés dans la plaque inférieure du conduit d'alimentation du combustible.