Brevet FR2589986A1 — publié le 19870515

La présente invention a pour objet une chambre de combustion pour chaudières à charbons pulvérisés à bas point de fusion des cendres et fortement cendreux. Pour des petites et moyennes puissances, on utilise géneralement des chaudières à tubes de fumées et foyer intérieur, et dans ce type de chaudières, la paroi du tube foyer est fortement refroidie par l'eau qui l'entoure et sa température trop basse ne permet pas l'allumage et la combustion correcte d'un combustible solide tel que le charbon pulvérise. Pour remédier à ce défaut, on place généralement devant ltentrée du tube foyer et dans le prolongement de celui-ci, un avant-foyer comportant une paroi frontale portant le brûleur et une paroi périphérique, généralement cylindrique, dans laquelle est incorporé un serpentin de circulation d'eau permettant de contrôler la température à l'intérieur de l'avanSfoyer. Celle-ci doit être assez élevée pour permettre la combustion du charbon pulvérisé mais doit rester au-dessous d'une valeur maximale pour éviter que les cendres subissent un début de fusion avec risque d'agglomération et de collage sur les parois de l'avant-foyer et du tube foyer. Généralement, la plage des températures satisfaisant à ces deux conditions est suffisamment large pour que la marche de la chaudière soit sans problème. Par contre, lorsque le point de fusion des cendres est bas, il est difficile de satisfaire simultanément à ces deux conditions et, si on maintient la température dans l'avant-foyer à une valeur suffisante pour assurer une combustion complète du charbon, il se forme sur la paroi de l'avant-foyer, du tube foyer et même sur la plaque tubulaire des tubes de fumées, des dépôts qui obligent à arrêter frôquemment la chaudière pour la nettoyer. Pour éliminer cet inconvénient, il est proposé, conformément à la présente invention, de produire les fumées dans une chambre de combustion verticale où les fumées sont débarrassées de leurs cendres et refroidies avant d'être envoyées dans la chaudière. La chambre de combustion objet de la présente invention comporte une paroi cylindrique extérieure et une paroi cylindrique intérieure, concentriques et à axe vertical, lesdites parois étant formées de tubes verticaux, assemblés côte à côte de manière étanche et dont les extrémités sont raccordées à des collecteurs annulaires branchés sur le circuit d'eau de la chaudière, une trémie de collecte des cendres raccordée à la base de la paroi extérieure, le bas de la paroi intérieure étant espacé de la paroi de ladite trémie pour permettre le passage des fumées de la partie centrale de la chambre dans sa partie péri sphérique, un brûleur monté à la partie supérieure de la chambre, dans sa partie centrale, et un orifice de sortie des fumées prévu dans ladite paroi extérieure, dans sa partie supérieure, et raccordé à la chaudière par un conduit de fumées. Dans la partie supérieure, les tubes constituant la paroi intérieure sont revêtus de matière réfractaire. Ce revêtement peut être constitué, lorsque les tubes ne sont pas jointifs, par des pièces en matière réfractaire munies de tenons s'engageant entre les tubes comme décrit dans le brevet français nO du aux noms des mêmes demandeurs ayant pour titre "Avant foyer pour chaudière ou chambre de cnmbustion à charbon pulvérisé". En particulier, lorsque les tubes sont munis d'ailettes, celles-ci pourront être supprimées dans la partie supérieure des tubes pour permettre la mise en place des pièces réfractaires ; la partie supérieure de la chambre peut alors, être assimilée à un avant-foyer. La trémie de collecte des cendres sera avantageusement tapissée intérieuremtt de tubes reliant les collecteurs inférieurs des parois intérieure et extérieure à une tuyauterie d'alimentation annulaire, traversée par la totalité de l'eau d'alimentation. La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent à titre d'exemples non limitatif, deux modes de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 montre un ensemble chambre de combustion chaudière conforme à l'invention, la la chambre de combustion étant représentée en coupe, et La figure 2 montre une autre forme de réalisation, conforme à l'invention, de cet ensemble. La chaudière 10 est du type à tube foyer et tubes de fumées et de conception classique. Elle pourrait ne eomporter que des tubes de fumées ou des tubes d'eau. La chambre de combustion 12 est relise par un conduit de fumées 14 à l'entrée de la chaudière 10. Elle comporte une paroi extérieure 16, cylindrique et à axe vertical, qui est formée de tubes à ailettes verticaux, soudés les uns aux autres1 de manière étanche, le long de leurs ailettes et dont les extrémités sont raccordées à des collecteurs toriques 18 et 20. Une seconde paroi cylindrique 22 est disposée à l'intérieur de la première, concentriquement à celle-ci ; cette paroi intérieure est également formée de tubes verticaux à ailettes, soudés les uns aux autres, et dont les extrémités sont raccordées à des collecteurs 24 et 26. La paroi extérieure 16 est calorifugée et comporte une enveloppe en tôle 30, dont le bas est raccordé à une trémie 28 et qui se prolonge vers le haut jusqu'au niveau du collecteur 24. Un orifice de sortie, auquel est raccordé le conduit de fumées 14, est prévu dans la paroi 16, à sa partie supérieure. La partie supérieure des tubes de la paroi intérieure 22 est protégée par un revêtement réfractaire 32. Ce revêtement peut être constitué, comme décrit dans le brevet précité, par des pièces en matière réfractaire, munies de tenons s'engageant entre les tubes dont les ailettes ont été supprimées au préalable sur la hauteur du revêtement. Il pourrait aussi être constitué, de façon classique, par un mortier ou un béton réfractaire dans lequel les tubes seraient noyés. La chambre est fermée, à sa partie supérieure par une plaque 34, fixée par des boulons sur une bride de l'enveloppe 30 et comprenant un ouvreau 36 dans lequel est monté un brûleur 38. Les collecteurs 18 et 24 sont reliés entre eux par des tubes 40 et les collecteurs 20 et 26 sont reliés à une tuyauterie d'alimentation annulaire 42 par des tubes 44 et 46. Les tubes 44 et 46 tapissent intérieurement la trémie 28 et la protègent du contact des cendres chaudes et des suies. La tuyauterie 42 est reliée à la chaudière 10 par une tuyauterie de liaison 48 pour l'alimentation en eau des tubes des parois 16 et 22. Le collecteur 24 est également relié à la chaudière par une tuyauterie 50. Lorsque le brûleur est allumé, les fumées produites circulent de haut en bas dans la partie centrale de la chambre délimitée par la paroi 22, remontent dans l'espace annulaire ménagé entre les parois 16 et 22, puis sont conduites à la chaudière 10 par le conduit de fumées 14. Les tubes 46 sont suffisamment espacés les uns des autres pour ne pas gener ltécoulement des fumées, Lorsque le courant gazeux change de direction, au bas de la paroi 22, les cendres et suies se séparent des fumées et tombent dans la trémie 28 d'où elles sont évacuées, soit en continu, soit en discontinu, par des moyens connus classiques sas rotatif, chaine racleuse, etc... Dans la partie supérieure de la chambre, où se développe la flamme, les tubes de la paroi 22 sont protégés par le revêtement 32. Lorsqu'elles pénètrent dans la chaudière 10, les fumées qui ont été refroidies par les tubes des parois 16 et 22 ont une température suffisamment basse pour que les cendres, qui n'ont pas eté séparées des fumées dans le bas de la chambre de combustion, ne soient pas collantes et ne risquent pas de colmater les tubes de fumées de la chaudière. Du fait de la disposition verticale des parois 16 et 22, les cendres et suies peuvent difficilement s'y agglomérer. La chambre de combustion est utilisable en association avec des chaudières de petite et moyenne puissances, à tubes de fumées ou å tubes d'eau, pour la production d'eau chaude, surchauffée ou non, et de vapeur saturée ou surchauffée et permet de brûler des charbons à forte teneur en cendres et à bas point de fusion des cendres. La chambre de combustion représentée sur la figure 2 diffère de celle de la figure 1 par le fait qu'elle comporte une troisième paroi tubulaire 52, concentrique à la paroi 16 et formant avec celle-ci un second passage à section annulaire qui communique a sa partie supérieure avec l'espace ménagé entre les parois 16 et 22. La chaudière 10, qui est ici disposée au niveau de la base de la chambre de combustion, est reliée à l'extrémité inférieure de ce passage par le conduit de fumées 14. Les extrémités des tubes de la paroi 52 sont raccordées à des collecteurs 54 et 56 reliés aux collecteurs 20 et 24, respectivement, par des tuyaux 58 et 60. Le collecteur 24 et la chaudière sont relies à un ballon 64 par des tuyauteries 66 et 68, respectivement. Dans cette forme de réalisation, les fumées produites dans la partie centrale de la chambre, s'écoulent de bas en haut entre les parois 16 et 22, puis de haut en bas entre les parois 16 et 52 avant d'être admises dans la chaudière. D'autres positions relatives de la chaudière et de la chambre de combustion peuvent être adoptées en fonction de la configuration du lieu d'implantation. Il est par ailleurs bien entendu que toutes les modifications pouvant être apportées aux modes de réalisation décrits par l'emploi de moyens techniques équivalents en trent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Chambre de combustion verticale pour chaudière brûlant du charbon pulvérisé, caractérisée en ce qu'elle comporte une paroi cylindrique extérieure (16) et une paroi cylindrique intérieure (22), coaxiales et à axe vertical, lesdites parois comprenant des tubes verticaux dont les extrémités sont raccordées à des collecteurs annulaires (18, 20, 24, 26) branchés sur le circuit d'eau de la chaudière, une trémie de collecte des cendres (28), raccordée à la base de la paroi extérieure, le bas de la paroi in térieure (22) étant espace de la paroi de ladite trémie pour permettre le passage des fumées de la partie centrale de la chambre dans sa partie périphérique, un brûleur (38) monté à la partie supérieure de la chambre, dans sa partie centrale, et un orifice de sortie des fumées prévu dans ladite paroi extérieure, dans sa partie supérieure, et raccordé à la chaudière (10) par un conduit de fumées (14). 2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi intérieure (22) est revêtue intérieurement de matière réfractaire (32) dans sa partie supérieure, 3. Chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les parois (16 - 22) sont constituées par des tubes à ailettes qui sont soudés par leurs ailettes. 4. Chambre de combustion selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le revêtement réfractaire (32) est constitué par des pièces munies de tenons engagés entre les tubes de la paroi intérieure (22). 5. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par une troisième paroi cylindrique (52) disposée coaxialement aux parois (16) et (22) de façon à former un passage extérieur annulaire reliant l'orifice de sortie des fumées à la chaudière1 disposée au niveau de la base de la chambre de combustion. 6. Chambre de combustion selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la troisième paroi (52) comprend des tubes verticaux assemblés côte à côte de manière étanche et dont les extrémités sont raccordées a des collecteurs annulaires (54, 56). 7. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la trémie de collecte des cendres (28) est tapissée intérieurement de tubes (44, 46) qui relient les collecteurs inférieurs (20, 26) des tubes des parois (16, 22) à une tuyauterie d'alimentation annulaire (42), traversée par la totalité de l'eau d'alimentation.