Brevet FR2595444A1 — publié le 19870911

"Chaudière pour charbon comportant un fort pourcentage de matières volatiles à teneur élevée en cendres et en imbrûlés L'invention concerne une chaudière pour charbon comportant un fort pourcentage de matières volatiles à teneur élevée en cendres et en imbrûlés, chaudière de type comportant une trémie de stockage du carbon alimentant un foyer dont le fond est formé d'une grille traversée par de l'air primaire pour la combustion du charbon, une voûte en matériau réfractaire étant susceptible d'être installée dans la partie supérieure du foyer. La présente invention se rapporte plus particulièrement à une chaudière pour charbon à matières volatiles à forte teneur en cendres et en imbrûlés, présentant une propension à faire beaucoup d'imbrûlés. Dans ce type de chaudière, lorsque l'on envoie de l'air, on dilue le gaz carbonique (C02). De cette façon, on augmente le débit d'air dans la chaudière ce qui se traduit par un mauvais rendement. La présente invention a pour but de créer une chaudière du type défini ci-dessus présentant un rendement bien plus élevé en utilisant l'air primaire en excédent pour remplacer totalement ou au moins partiellement l'air secondaire et de ce fait de pouvoir supprimer le ventilateur d'air secondaire. A cet effet, l'invention concerne une chaudière pour charbon comportant un fort pourcentage de matières volatiles à teneur élevée en cendres et en imbrûlés, chaudière du type comportant une trémie de stockage du charbon alimentant un foyer dont le fond est formé d'une grille traversée par de l'air primaire pour la combustion du charbon, une voûte en matériau réfractaire étant susceptible d'être installée dans la partie supérieure du foyer, chaudière caractérisée en ce qu'elle comporte deux caissons d'alimentation en air primaire disposés sous la grille du foyer, l'alimentation étant effectuée de façon séparée à partir des deux caissons disposés côte à côte dans le sens du lit de combustion du charbon, le second caisson distribuant de l'air en excédent remplissant la fonction de l'air secondaire des chaudières classiques connues, un élément de déviation et de guidage de l'air primaire étant disposé au-dessus du charbon en combustion pour favoriser la combustion totale du charbon et notamment pour finir de brûler les imbrûlés en déterminant un passage forcé du flux d'air primaire dans la zone d'entrée du foyer. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité libre de l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire s'étend jusqu'au voisinage de la paroi d'entrée du foyer déterminant une chicane de telle sorte que l'air primaire en excédent remplace l'air secondaire des chaudières classiques connues. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire formant une chicane est disposé au-dessus du lit de combustion du charbon à'une distance déterminée en fonction de la nature du charbon, la température de combustion étant adaptée à la température de fusibilité du charbon et reste obligatoirement en-dessous de la température de vitrification pour éviter la formation de blocs. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire est une lame d'eau. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire est une lame en matériau réfractaire. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire est constitué d'une lame d'eau combinée avec une lame en matériau réfractaire. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la lame d'eau formant une chicane est étanche dans sa partie disposée au-dessus du charbon en combustion. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'avant de l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire est pourvu d'un bec à son extrémité libre pour favoriser le passage du lit de charbon vers la grille. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire est sensiblement parallèle à la grille. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la grille présente une cassure pour casser le lit de coke et favoriser le passage de l'air. Enfin, suivant une autre caractéristique de l'invention, la chaudière comporte une alimentation supplémentaire en air sous le forer de façon à créer une circulation à contre-courant du charbon et de l'air. La présente invention sera mieux comprise à l'aide d'un mode de réalisation d'une chaudière conforme à l'invention, représenté schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une vue de côté d'un premier mode de réalisation de la chaudière, - la figure 2 est une vue de côté d'un second mode de réalisation de la chaudière, - la figure 3 est une vue de côté d'un troisième mode de réalisation de la chaudière, - la figure 4 est une vue de côté d'un premier mode de réalisation de l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire, - la figure 5 est une vue de côté d'un second mode de réalisation de l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire, - la figure 6 est une vue de côté d'un troisième mode de réalisation de l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire. Selon la figure 1, la chaudière 1 est adaptée plus particulièrement à des charbons comportant un fort pourcentage de matières volatiles à teneur élevée en cendres et en imbrûlées. La chaudière 1 comporte de façon générale une trémie de stockage 2 alimentant un foyer 3. Le fond du foyer 3 est composé d'une grille 4 traversée par de l'air primaire provenant des caissons 5, 6 alimentés par les conduits 7, 8. L'air primaire a pour fonction de favoriser la combustion du charbon I1 est possible de prévoir une voûte en matériau réfractaire 9 dans la zone supérieure du foyer 3 afin d'accrottre la combustion du charbon. La voûte 9 est représentée en tiretés dans cette figure. Un piston 10, actionné par un moteur, permet de favoriser le passage du charbon provenant de la trémie 2 vers le foyer 3 sur la grille 4 présentant une certaine inclinaison. L'air primaire est envoyé dans les caissons 5, 6 par l'intermédiaire d'un ventilateur 11. L'air primaire circule selon les flèches F et F'. Les caissons d'alimentation 5 et 6 sont disposés sous la grille 4 du foyer. L'alimentation est effectuée de façon séparée à partir du ventilateur 11 au travers des caissons 5, 6. Ces derniers sont disposés côte à côte dans le sens du lit de combustion du charbon. Le second caisson 6 distribue l'air en excédent et remplit la fonction de l'air secondaire envoyé suivant la flèche G dans les chaudières de type classique connues. La chaudière 1 comporte en outre un élément 12 de déviation et de guidage de l'air primaire. Cet élément 12 est disposé au-dessus du charbon en combustion sur la grille 4 pour favoriser la combustion totale du charbon. L'élément 12 a pour but de finir de brûler les imbrûlés en déterminant un passage forcé du flux d'air représenté par les flèches F' dans la zone d'entrée 13 du foyer 3. L'extrémité libre 14 de l'élément 12 de déviation et de guidage de l'air primaire s'étend au voisinage de la paroi d'entrée du foyer 3. Cet élément détermine une chicane de telle sorte que l'air primaire en excédent, provenant du caisson 6, remplace la fonction de l'air secondaire des chaudières classiques connues. L'élément 12 de déviation et de guidage de l'air primaire est disposé au-dessus du lit de combustion 15 suivant une distance déterminée. Cette distance est fonction de la nature du charbon, la température de combustion étant adaptée à la température de fusibilité du charbon et reste obligatoirement en-dessous de la température de vitrification pour éviter la formation de blocs. Ainsi, pour un charbon non gonflé, cette distance peut être réduite à zéro pour que l'air soit obligé de traverser la couche de charbon. L'élément 12 de déviation et de guidage de l'air primaire est pourvu d'un bec 16 à son extrémité libre pour favoriser le passage du charbon vers la grille. Ce bec favorise également le passage du lit de charbon sous la chicane formée par l'élément 12 de déviation et de guidage de l'air primaire. L'élément 12 de déviation et de guidage de l'air primaire est de plusieurs natures comme décrit ci-après. Selon la figure 2, la chaudière 20 est identique à celle précédemment décrite à la figure 1 précédente. La particularité de ce second mode de réalisation réside dans la conception particulière de la grille 4. En effet, elle présente une cassure au point 21. Cette cassure est destinée à briser le lit de coke et de favoriser le passage d'air. La cassure 21 peut être une rupture de plan angulaire de la grille. I1 est possible également de prévoir un arrondi. La cassure ou l'arrondi ont pour but de fissurer le lit de coke et de rendre ce dernier perméable à l'air. Selon la figure 3, la chaudière 30 est également identique pour l'essentiel aux chaudières 1 et 20 décrites aux figures 1 et 2 précédentes. Cependant, dans ce mode de réalisation particulier il est prévu une alimentation supplémentaire en air sous le foyer 3. Cette alimentation est constituée d'une conduite 31 alimentée par un ventilateur 32. La conduite 31 est pourvue de sorties 33 et 34 alimentant respectivement en air primaire les caissons 5 et 6. L'alimentation supplémentaire se fait par la sortie d'air 35. L'air supplémentaire dirigé vers le foyer à partir de la sortie 35 permet de créer une circulation à contre courant intégrale du charbon. Ceci permet également d'augmenter l'efficacité de la combustion des imbrûlés. Enfin, dans ce deuxième mode de réalisation particulier, la chaudière 30 comporte un élément 12 de déviation de guidage de l'air sensiblement parallèle au lit de charbon 15 dans le foyer 3. En outre, suivant ce mode de réalisation particulier, l'élément 12 est posé en contact avec le lit de charbon 15. Selon les figures 4 à 6, les différents modes de réalisation de l'élément 12 de déviation et de guidage de l'air primaire sont susceptibles d'équiper les chaudières 1, 20 et 30 décrites aux figures 1 à 3 précédentes en fonction de la nature et de la spécificité du charbon à brûler. Selon la figure 4, l'élément 40 de déviation et de guidage de l'air primaire a pour but d'être disposé au-dessus du lit de charbon 15, sensiblement de façon parallèle ou meme mis en contact avec le lit 15 de charbon. L'élément 40 de déviation et de guidage de l'air primaire est constitué, dans ce mode de réalisation particulier, d'une lame d'eau formant une chicane pour l'air primaire au niveau de l'entrée du foyer. La lame d'eau 40 a pour but de maintenir la température du charbon en ignition suivant les qualités de ce dernier. La lame d'eau 40 est constituée d'un élément métallique traversé par de l'eau suivant les flèches H. Le bec 41 est destiné à faciliter le passage du charbon en cours de combustion. Suivant ce mode de réalisation particulier, il s'agit de maintenir une température relativement basse. La lame d'eau 40 formant une chicane est également étanche dans sa partie disposée au-dessus du charbon en combustion. Selon la figure 5, l'élément 50 de déviation et de guidage de l'air primaire est constitué par une lame en matériau réfractaire. Cet élément présente également un bec 51 dans sa partie libre située à l'entree du foyer pour faciliter le passage du charbon formant le lit de combustion sur la grille 4 des figures 1 a 3 précédentes. Suivant ce mode de réalisation particulier, il s'agit de maintenir une température extrêmement chaude en fonction de la nature particulière du charbon. Selon la figure 6, l'élément 60 de déviation et de guidage de l'air primaire est constitué d'une lame d'eau 61 combinée avec une lame de matériau réfractaire 62. La lame d'eau 61 est traversée par de l'eau conformément aux fleches H'. L'extrémité libre de l'élément 60, disposée à proximité de l'entrée du foyer pour déterminer une chicane, est constituée d'un bec 63 favorisant le passage du charbon sur la grille 4. Selon les figures 4 à 6, les éléments 40, 50 et 60 sont disposés sensiblement parallèles à la grille 4. Elle coopère ou non avec une voûte réfractaire 9 conforme à la figure 1, en fonction de la nature du charbon à brûler. REVENDICATIONS 10) Chaudière pour charbon comportant un fort pourcentage de matières volatiles à teneur élevée en cendres et en imbrûlées, chaudière de type comportant une trémie de stockage du charbon alimentant un foyer dont le fond est formé d'une grille traversée par de l'air primaire pour la combustion du charbon, une voûte en matériau réfractaire étant susceptible d'être installée dans la partie supérieure du foyer, chaudière caractérisée en ce qu'elle comporte deux caissons d'alimentation en air primaire (5, 6) disposés sous la grille (4) du foyer (3), l'alimentation étant effectuée de façon séparée à partir des deux caissons (5, 6) disposés côte à côte dans le sens du lit de combustion du charbon, le second caisson (6) distribuant de l'air en excédent remplissant la fonction de l'air secondaire des chaudières classiques connues, un élément (12) de déviation et de guidage de l'air primaire étant disposé au-dessus du charbon en combustion pour favoriser la combustion totale du charbon et notamment pour finir de brûler les imbrûlés en déterminant un passage forcé du flux d'air primaire dans la zone d'entrée du foyer. 20) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité libre de l'élément (12) de déviation et de guidage de l'air primaire, s'étend jusqu'au voisinage de la paroi d'entrée du foyer (3) déterminant une chicane de telle sorte que l'air primaire en excédent remplace l'air secondaire des chaudières classiques connues. 30) Chaudière conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2 précédentes, caractérisé en ce que l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire, formant une chicane, est disposé au-dessus du lit de combustion du charbon à une distance déterminée en fonction de la nature du charbon, la température de combustion étant adaptée à la température de fusibilité du charbon et reste obligatoirement en-dessous de la température de vitrification pour éviter la formation de blocs. 40) Chaudière conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes, caractérisé en ce que l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire est une lame d'eau. 50) Chaudière conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes, caractérisée en ce que l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire est une lame en matériau réfractaire. 60) Chaudière conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes, caractérisé en ce que l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire est constitué d'une lame d'eau combinée avec une lame en matériau réfractaire. 70) Chaudière conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4 précédentes, caractérisée en ce que la lame d'eau formant une chicane est étanche dans sa partie disposée au-dessus du charbon en combustion. 80) Chaudière conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7 précédentes, caractérisée en ce que l'avant de l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire est pourvu d'un bec à son extrémité libre pour favoriser le passage du lit de charbon vers la grille. 90) Chaudière conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8 précédentes, caractérisée en ce que l'élément de déviation et de guidage de l'air primaire est sensiblement parallèle à la grille. 100) Chaudière conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9 précédentes, caractérisée en ce que la grille présente une cassure pour casser le lit de coke et favoriser le passage d'air. 110) Chaudière conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10 précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une alimentation supplémentaire en air sous le foyer de façon à créer une circulation à contre courant du charbon et de l'air.