Brevet FR2590653A1 — publié le 19870529

La présente invention concerne le domaine du chauffage collectif, en particulier au charbon, et a pour objet une chaufferie au charbon automatique,modulaire, compacte, démontable et transportable. Les chaufferies au charbon existant actuellement sont de deux types, à savoir les chaufferies à fonctionnement manuel et celles à fonctionnement automatique ou dites automatisées. Les chaufferies du premier type sont réalisées dans des locaux existants ou spécialement érigés en fonction des besoins et comportent généralement un local de stockage du combustible, ou soute, un local logeant une chaudière à charbon avec trémie tampon et à décendrage manuel, et un dispositif de transport entre stockage et chaudière, du type à vis d'Archimède ou bande caoutchouc, à commande manuelle. Ces chaufferies présentent l'inconvénient de nécessiter une surveillance permanente et donc une main d'oeuvre d'exploitation importante pour assurer cette surveillance. En outre, le travail de décendrage, qui consiste à évacuer les cendres à la pelle, s'effectue dans une ambiance poussiéreuse et est très pénible. Les chaufferies dites automatisées sont également réalisées dans des locaux existants ou construits à cet effet, et comportent un local de dépotage, un dispositif de stockage en forme de silo, un dispositif de transfert du combustible du local de dépotage vers le dispositif de stockage, une ou plusieurs chaudières à charbon avec trémie tampon et dispositif de contrôle de chauffe, un dispositif de transfert du charbon du dispositif de stockage à la ou aux chaudières à commande automatique, et un dispositif d'évacuation des cendres muni, par exemple, d'une vis d'extraction des cendres, d'un broyeur, d'une vis dlArchimède, d'un dispositif d'aspiration pneumatique, d'un système de réception des cendres, tel qu'un silo, ou analogue, d'un dispositif d'enlèvement des cendres, et d'un automate de gestion de ces divers dispositifs. Ces chaufferies, bien qu'automatisées et nécessitant donc une main d'oeuvre moins importante que les chaufferies à fonctionnement manuel, présentent cependant l'in convénient de nécessiter une surveillance intermittente par un personnel qualifié au moins deux fois par jour. En outre, la réalisation de telles chaufferies entraîne des investissements très importants et leur coût d'exploitation est très élevé du fait d'un entretien fréquent et d'un important remplacement de matériel. En effet, ces chaufferies ne supportent quasiment aucun dérèglage possible de combustion pouvant entraîner la formation de cendres vitrifiées, ou l'introduction de corps étrangers au charbon, tels que des pièces métalliques, entraînant la rupture du broyeur. Enfin, les dispositifs d'alimentation en charbon et d'extraction des cendres sont soumis à une usure rapide. Ces chaufferies au charbon, à fonctionnement manuel ou automatique, connues nécessitent donc un investissement élevé, un important volume de bâtiment et un temps de mise en oeuvre très long, sont d'un coût d'exploitation élevé, et présentent un risque de panne important et un degré de sûreté et d'efficacité relativement faible. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients. Elle a, en effet, pour objet une chaufferie au charbon constituée par un dispositif de dépotage et de stockage, par une chaudière à charbon munie d'un automate de pilotage et de régulation, par un ensemble d'extraction et d'alimentation de la chaudière, par un local technique, par un dispositif de réception et d'enlèvement des cendres, par un bâti de protection, et par une cheminée, caractérisée en ce que la chaudière, l'ensemble d'extraction et d'alimentation de la chaudière, le bâti de protection et la cheminée sont sous forme d'éléments modulaires, compacts, démontables et transportables, et sont montés sur une infrastructure en béton armé, délimitant le dispositif de dépotage et de stockage, qui est muni d'une grille de calibrage, le local technique et le dispositif de réception et d'enlèvement des cendres, et formant le support de la chaudière et du bâti, l'ensemble de ces éléments formant un module de chaufferie. L'invention sera mieux comprise grâce à la des cription ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en plan et en coupe d'une chaufferie conforme à l'invention ; la figure 2 est une vue en élévation et en coupe de la chaufferie suivant la figure 1 la figure 3 est une vue en coupe de l'infrastructure la figure 4 est une vue analogue à la figure 2 d'une variante de réalisation de l'invention, et la figure 5 est une vue analogue à la figure 1 de la chaufferie selon la figure 4. Les figures 1 à 3 des dessins annexés représentent, à titre d'exemple, une chaufferie au charbon essentiellement constituée par un dispositif de dépotage et de stockage 1, par une chaudière à charbon 2 munie d'un automate de pilotage et de régulation, par un ensemble 3 d'extraction et d'alimentation de la chaudière 2, par un dispositif 5 de réception et d'enlèvement des cendres, par un bâti de protection 6, et par une cheminée 7. Conformément à l'invention, la chaufferie est caractérisée en ce que la chaudière 2, l'ensemble 3 d'extraction et d'alimentation de la chaudière 2, le bâti de protection 6 et la cheminée 7 sont sous forme d'éléments modulaires, compacts, démontables et transportables. En outre, ces éléments sont montés sur une infrastructure en béton armé, qui délimite le dispositif de dépotage et de stockage 1, qui est muni d'une grille de calibrage 8, le local technique 4, et le dispositif 5 de réception et d'enlèvement des cendres. Cette infrastructure forme simultanément le supportdu bâti 6 et de la chaudière 2 (figures 1 à 3). Le local technique 4, prévu dans l'infrastructure en béton armé, renferme, de manière connue, toute la partie hydraulique de la chaufferie, à savoir les tubes, les pompes de recyclage, le vase d'expansion, ainsi que des pompes hydrauliques de commande de l'ensemble 3 d'extraction et d'alimentation de la chaudière. La grille de calibrage 8 recouvre l'ouverture du dispositif de dépotage et de stockage 1 et se présente sous forme d'un caillebotis présentant une maille serrée de l'ordre de 50 mm X 50 mm, de préférence de 48 mm X 48 mm, une extrémité du dispositif 1 étant pourvue, dans un logement 9 correspondant, d'un volet roulant 10 à commande électrique assurant l'étanchéité du stockage à la pluie, et guidé latéralement, de manière connue, au-dessus du dispositif 1, (figures 1 et 2). La grille de calibrage 8 permet de filtrer les "égarés" généralement contenus dans le combustible, à savoir les pièces de bois, du coke, des cailloux, etc..., de granulométrie trop importante pour permettre un fonctionnement correct de la chaufferie, sans risque de panne. L'ensemble 3 est constitué par un extracteur planétaire à vis d'Archimède 11 à commande hydraulique de déplacement angulaire et de rotation, et par un moyen d'ali- mentation de la chaudière 2 sous forme d'un élévateur-transporteur 12 à bande caoutchouc munie de bords et de crans. Ainsi, l'extracteur 11 amène le combustible contenu dans le dispositif 1 sur l'élévateur-transporteur 12 qui l'élève verticalement jusqu'à la trémie de la chaudière 2. Cette dernière comporte un foyer à grille fixe ou mobile, un bloc échangeur, une trémie de stockage et une armoire de commande avec automate de pilotage et de régulation. Le dispositif 5 de réception et d'enlèvement des cendres consiste en un habitacle étanche s'étendant partiellement sous la chaudière 2, avec laquelle il communique par une ouverture 13 de passage des cendres, cet habitacle renfermant une benne à cendres 14 positionnée au moyen de rails de guidage 15 sous l'ouverture 13, une porte étanche 16 fermant l'habitacle, qui est muni, par ailleurs, d'une rampe d'accès 17. La benne à cendres 14 est une benne de type connu pouvant être chargée directement sur un camion. L'habitacle du dispositif 5 est muni, en outre, d'une part, d'un dispositif 18 de répartition des cendres dans la benne 14, constitué par une raclette 19 s'étendant dans le sens longitudinal de l'habitacle au-dessus de la benne 14, et déplaçable en va-et-vient sur toute la largeur dudit habitacle par suspension à un actionneur à chaîne ou à câble 20, commandé par la centrale hydraulique,ou électriquement (figure 2), et, d'autre part, d'une rampe d'arrosage 21 s'étendant près de la porte 16 sur toute la largeur de l'habitacle, et dont l'ouverture et la fermeture sont commandées au moyen d'une vanne actionnée lors du chargement de la benne de manière entièrement mécanique par un levier coopérant avec les parois de la benne 14, ou par l'intermédiaire d'une temporisation déclenchée par un levier coopérant avec les parois de la benne 14, ou encore au moyen d'une cellule de détection. La porte étanche 16 est avantageusement constituée sous forme d'une vanne guidée verticalement de manière à être appliquée à étanchéité contre l'encadrement de la baie en position de fermeture. Cette disposition du dispositif 5 partiellement sous la chaudière 2 permet, grâce à l'ouverture 13,un écoulement direct des produits de la combustion dans la benne 14 et la répartition de ces produits dans cette dernière sans intervention humaine, et donc en supprimant tous les inconvénients inhérents aux chaufferies existantes. En outre, la rampe d'arrosage 21 permet d'éviter toutes les émissions de poussière tant lors du chargement que lors du transport, et la porte 16 assure une étanchéité parfaite empêchant tout phénomène de pertubation du tirage. De manière connue, la chaudière 2 est reliée à la cheminée 7 par l'intermédiaire d'un ventilateur aspirateu dépoussiéreur 22, et le local technique 4 est recouvert d'un caillebotis 23 et est accessible par l'intermédiaire d'une échelle 24 (figure 1). La cheminée 7 est avantageusement une cheminée métallique autoportée préfabriquée. Le bâti de protection 6 est, de préférence, un bâti préfabriqué en tôle prélaquée et est muni d'un dispositif d'insonorisation. Les figures 4 et 5 représentent une variante de réalisation de l'invention, et les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références. Dans ce mode de réalisation, le dispositif 1' de dépotage et de stockage est constitué par deux parties distinctes, à savoir, par une trémie de dépotage 25 munie d'une grille de calibrage 8', cette trémie 25 étant formée dans l'infrastructure en béton armé, et par un silo de stockage 26 monté sur l'infrastructure, la grille de calibrage 8'pouvant être recouverte par un volet roulant 10' (figures.4 et 5). Le fond de la trémie de dépotage 25 est pourvu d'une vis d'Archimède 27 dite "sous tas", qui amène le combustible, à travers une ouverture 28, sur un élévateurtransporteur 12' à bande caoutchouc munie de bords et de crans qui alimente une bande transporteuse de répartition réversible 29, reliée à une extrémité à la trémie de chargement de la chaudière 2, et coopérant à son autre extrémité avec un deuxième élévateur-transporteur 30 de chargement du silo 26 (figures 5 et 6), l'alimentation de la chaudière 2 à partir du silo 26 étant effectuée au moyen de l'élévateurtransporteur 12' et de la bande 29 après actionnement de la vanne à guillotine 31 dudit silo 26. A titre d'exemple, le silo 26 présente avantageu 3 sement une capacité de chargement comprise entre 70 m et 120 m3 de combustible. Les autres éléments de la chaufferie selon les figures 4 et 5 sont identiques à ceux décrits à propos des figures 1 à 3 et ne sont donc pas décrits ci-dessous. Les deux variantes de réalisation de chaufferies au charbon décrits ci-dessus forment des modules de chaufferie permettant-, par assemblage de plusieurs modules, de couvrir une large gamme de puissances thermiques. Grâce à l'invention, il est possible de réaliser des chaufferies au charbon automatiques, modulaires, compactes, démontables et transportables, dans lesquelles les dispositifs de réception et de transfert du charbon sont simplifiés de manière optimale, ainsi que l'infrastructure lourde qui est réduite à une forme en béton armé. En outre,-l'in- vention permet une réduction du temps de montage sur; site du fait de la mise en oeuvre d'éléments préfabriqués et~standar- tisés, une simplification des automatismes de contrôle,-et une sûreté de fonctionnement du fait de la prévision d'or ganes de transfert insensibles aux corps étrangers contenus dans le charbon, tels que les pièces métalliques, les déchets de pierre et les gravats, et une élimination des aléas de combustion. Par ailleurs, l'invention permet de supprimer totalement les dispositifs de transfert des cendres entre la chaudière et le dispositif d'enlèvement desdites cendres et donc une réduction de l'investissement. Enfin, la surveillance de la chaufferie peut être réduite, de sorte que les coûts d'exploitation sont sensiblement abaissés. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de 11 invention. -REVENDICATIONS 1. Chaufferie au charbon constituée par un dispositif de dépotage et de stockage (1), par une chaudière à charbon (2) munie d'un automate de pilotage et dé régulation, par un ensemble (3) d'extraction et d'alimentation de la chaudière (2), par un local technique (4), par un dispositif (5) de réception et d'enlèvement des cendres, par un bâti de protection (6), et par une cheminée (7), caractérisée en ce que la chaudière (2), l'ensemble (3) d'extraction et d'alimentation de la chaudière (2), le bâti de protection (6) et la cheminée (7) sont sous forme d'éléments modulaires, compacts, démontables et transportables, et sont montés sur une infrastructure en béton armé délimitant le dispositif de dépotage et de stockage (1), qui est muni d'une grille de calibrage (8), le local technique (4) et le dispositif (5) de réception et d'enlèvement des cendres, et formant le support de la chaudière (2) et du bâti (6), l'ensemble de ces éléments formant un module de chaufferie. 2. Chaufferie, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la grille de calibrage (8) recouvre l'ouverture du dispositif de dépotage et de stockage (1) et se présente sous forme d'un caillebotis présentant une maille serrée de l'ordre de 50 mm X 50 mm, de préférence de 48 mm X 48 mm, une extrémité du dispositif (1) étant pourvue,dans un logement (9) correspondant, d'un volet roulant (10) à commande électrique assurant l'étanchéité du stockage à la pluie, et guidé latéralement, de manière connue, audessus du dispositif (1). 3. Chaufferie, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif (5) de réception et d'enlèvement des cendres consiste en un habitacle étanche s'étendant partiellement sous la chaudière (2), avec laquelle il communique par une ouveture (13) de passage des cendres, cet habitacle renfermant une benne à cendres (14) positionnée au moyen de rails de guidage (15) sous l'ouverture (13), une porte étanche (16) fermant l'habitacle, qui est muni, par ailleurs, d'une rampe d'accès (17). 4. Chaufferie, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisée en ce que l'habitacle du dispo sitif (5) est muni, en outre, d'une part, d'un dispositif (18) de répartition des cendres dans la benne (14), constitué par une raclette (19) s'étendant dans le sens longitudinal de l'habitacle au-dessus de la benne (14), et dépla çable en va-et-vient sur toute la largeur dudit habitacle par suspension à un actionneur à chaîne ou à câble (20), commandé par la centrale hydraulique, ou électriquement, et, d'autre part, d'une rampe d'arrosage (21) s'étendant près de la porte (16) sur toute la largeur de l'habitacle, et dont l'ouverture et la fermeture sont commandées au moyen d'une vanne actionnée lors du chargement de la benne de manière entièrement mécanique par un levier coopérant avec les parois de la benne (14), ou par l'intermédiaire d'une temporisation déclenchée par un levier coopérant avec les parois de la benne (14), ou encore au moyen d'une cellule de détection. 5. Chaufferie, suivant l'une quelconque des revendications 1, 3 et 4, caractérisée en ce que la porte étanche (16) est avantageusement constituée sous forme d'une vanne guidée verticalement de manière à être appliquée à étanchéité contre l'encadrement de la baie en position de fermeture. 6. Chaufferie, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la cheminée (7) est avantageusement une cheminée métallique autoportée préfabriquée. 7. Chaufferie, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le bâti de protection (6)est, de préférence, un bâti préfabriqué en tôle prélaquée et est muni d'un dispositif d'insonorisation. 8. Chaufferie, suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif (1') de dépotage et de stockage est constitué par deux parties distinctes, à savoir, par une trémie de dépotage (25), munie d'une grille de calibrage (8'), cette trémie (25) étant formée dans l'infrastructure en béton armé, et par un silo de stockage (26) monté sur l'infrastructure, la grille de calibrage (8') pouvant être recouverte par un volet roulant (10). 9. Chaufferie, suivant l'une quelconque des revendications 1 et 8, caractérisée en ce que le fond de la tré mie de dépotage (15) est pourvu d'une vis d'Archimède (27) dite "sous tas", qui amène le combustible, à tavers une ouverture (28), sur un élévateur-transporteur (12') à bande caoutchouc munie de bords et de crans qui alimente une bande transporteuse de répartition réversible (29), reliée à une extrémité à la trémie de chargement de la chaudière (2), et coopérant à son autre extrémité avec un deuxième élévateur-transporteur (30) de chargement du silo (26), l'alimentation de la chaudière (2) à partir du silo (26) étant effectuée au moyen de l'élévateur-transporteur (12') et de la bande (29) après actionnement de la vanne à guillotine (31) dudit silo (26).