Brevet FR2609152A1 — publié le 19880701

L'utilisation des combustibles pauvres et. notamment des déchets d origine végétale tels que les dechets de bois. balle d'avoine e-t autres. tend actuellement à se développer du fait d'une part. du faible coût de ce sous-produit par rapport aux combustables traditionnels et, d'autre part. de la nécessité de procéder à l'élimination de ces déchets. Cette tendance se traduit bier entendu par la construction d'équipements de chauffe neufs. c est-å-dire d'ensembles foyer et chaudière prévus tout spécialement pour l'emploi de ces combustibles mais également par le désir de transformer les chaudires existantes initialement prévues pour des combustibles nobles en leur adaptant un foyer conçu pour l'emploi des combustibles pauvres. On a donc réalise des foyers comportant un avant-foyer. ou chambre de combustion, munie d'un dispositif d alimentation en combustible pauvre et prc longée par une tubulure de raccordement à une chaudié- re. qui est garnie intérieurement d'un matériau ré fractaire. Toutefois. pour permettre le montage de ce foyer sur une chaudière existante conçue pour être utilisée avec un combustible noble. il est indispensa- ble que le diamètre extérieur de la tubulure de raccordement corresponde à celui de l'orifice de la chaudiète qui a été rendu disponible par le retrait du brûleur, c'est-à-dire à celui d'un orifice de section bien déterminée.Or, le matériau réfractaire doit avoir une épaisseur suffisamment importante pour tenir à la température des gaz chauds, de sorte qu'il réduit de façon extremement sérieuse la section de passage * travers cette tubulure et par suite le volume des gaz chauds circulant entre la chambre de combustion et la chaudière ce qui nuit aux performances du générateur La présente invention a pour but de remédier à cet inconVénient en fournissant un foyer amovible permettant d'offrir aux gaz chauos un passage de section maximale et par suite de conserver au générateur ses p@rformances optimales. Cette invention a en effet pour cbjet un foyer mobile à combustible pauvre adaptable a un générateur industriel conçu pour un combustible noble. qui comporte ure chambre de combustion munie de moyens d'alimentation en combustible pauvre et prolongée par une tubulure d'emboitement dans 1 orifice du brûleur d'une chaudiere, dans lequel la tubulure comporte. conte sa face interne deux collecteurs toriques ciroculaires paralléles et coaxiaux. qui sont reliés entre eux par des éléments tubulaires et en communication constante avec une alimentation en eau de refroidissement. De préférence, les deux collecteurs toriques sont placés respectivement à l'entrée et à la sortie de la tubulure et le collecteur situé à l'entrée comporte deux cloisons diamétralement opposées le séparant en deux zones respectiveMent d-entree et de sortie du fluide de refroidissement. Grâcc à cotte disposition, la paroi du foyer est refroidle de manière constante, ce qui permet de donner à l'ensemble ce paroi de raccordement une épaisseur minimale et, par suits, d'obtentir un passage de gaz chaues de section suffisamment large. La description ci-dessous d'un mode de réalisation donne a vivre d'exemple non limitatif et représentS aux dessine tera d a@lleurs ressortir les @vantages et caractéristiques de l'invention. Sur ces dessins . la Fig. @ est un* vue scnematique en coupe longitudinale d'un foyer selon l'invention en place dans l'orifice d'une chaudière - la Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1; - la fig. 3 est une vue partielle, en coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 1, du circuit de refroidissement de la tubulure de raccordement. Le foyer pour combustible pauvre et notamment déchets de bois ou autres, représenté sur la Fig. 1 comporte, à l'intérieur d'une enveloppe 1 montée, par exemple, sur des roues 2, un avant-foyer ou chambre de combustion 4 qui est alimenté en combustible par un dispositif approprié tel qu'une grille à auge alimentée par une vis sans fin. Ce dispositif d'alimentation en combustible étant bien connu, n'a pas été représenté pour ne pas compliquer les dessins. La chambre de combustion 4 est entourée par un circuit d'eau de refroidissement qui comporte deux collecteurs longitudinaux inférieurs 6, un collecteur longitudinal supérieur 8 et des éléments tubulaires périphériques 10 partant des collecteurs inférieurs 6 et reliés au collecteur supérieur par des tubulures verticales 12. A l'extrémité arrière de la chambre de combustion, c'est-å-dire à son extrémité éloignée de l'entrée du dispositif d'alimentation en combustible ainsi que d'une porte de visite (non représentée), les collecteurs inférieurs 6 sont reliés entre eux par un collecteur transversal 14 d'où part un rideau d'éléments tubulaires 16, 17, 18 qui relie le collecteur inférieur 14 à l'élément périphérique extrême 10 et, par suite, au collecteur supérieur 8. A cette même extrémité arrière, l'enveloppe 1 est prolongée par une tubulure 20 de raccordement à la chaudière sur laquelle doit être monté le foyer. Comme le montre plus particuliérement la Fig. 1. la tubulure 20 qui fait saillie à l'extérieur de l enve- loppe 1. a un diamètre légèrement décroissant en direction de l'extérieur, En outre, la face interne de cette tubulure 20 est en contact avec un circuit de refroidissement constitué par deux collecteurs toriques circulaires, parallèles entre eux, 22 et 24 qui sont montés, l'un à l'entrée de la tubulure 20 et l'autre à sa sortie. Ils sont ainsi coaxiaux entre eux et à cette tubulure 20 bien que le collecteur 24 ait un diamètre plus petit que celui du collecteur 22. Les deux collecteurs 22 et 24 sont reliés entre eux par une série d'éléments tubulaires 26, 27 régulièrement répartis sur leur circonférence. Par ailleurs, le collecteur 22 situé à l'en- trée de la tubulure 20 est divisé en deux demi-couronnes superposées, respectivement 22a et 22b au moyen de deux cloisons horizontales 28 diamétralement opposées dans le collecteur (fig. 3). Ce collecteur 22 joue ainsi à la fois le rôle de collecteur d entrée et de collecteur de sortie pour le circuit de refroidissement de la tubulure 20. Le fluide de refroidissement passe en effet de la couronne inférieure 22a au collecteur 24 à travers les éléments tubulaires inférieurs 26 puis de ce collecteur 24 à la couronne supérieure 22b à travers les éléments tubulaires supérieurs 27. De préférence, ce circuit de refroidissement est relié à celui de l avant-foyer 4. En effet, au droit de la tubulure 20, les éléments tubulaires 17, 18 du rideau arrière ou rideau voisin de cette tubulure, sont recourbés en direction du collecteur 22 et mis en communication avec ce dernier.Ainsi, les élé- ments tubulaires 17 partant du collecteur inférieur 14 pénètrent dans la paroi de la couronne inférieure 22a du collecteur 22, tandis que les éléments tubulaires 18 reliés à la partie supérieure de l'élément périphérique 10 pénètrent dans la paroi de la couronne supé- rieur 229. Les éléments tubulaires inférieurs 17 jouent donc le role de tubulure d'amenée du fluide de refroidissement dans le collecteur 22 tandis que les éléments tubulaires 18 assurent l'évacuation du fluide ou émulsion vapeur eau sortant du collecteur 22b La tubulure de raccordement 20 est ainsi refroidie de ma niera continue sans qu il soit nécessaire de disposer d'une source additionnelle de fluide de refroidissement, ni d'une source d'énergie particulière pour provoquer la circulation de ce fluide, l'énergie nécessaire à cette circulation étant fournie par le thermosiphon naturel. De préférence. les cloisons 28 sont percées chacune d'un orifice calibré par lequel peut s'échapper la vapeur produite par l'émulsion, ce qui évite le risque de formation sous ces cloisons d'un ciel de vapeur susceptible de contrarier, voire même de rompre. l'écoulement gravitaire dans les tubes de liaison 26 entre les deux collecteurs. Les tubes 26. 27 sont d'ailleurs légèrement inclinée en raison de la différence de diamètre entre le collecteur 24 et le collecteur 22, ce qui. en contribuant à interdire la formation d'un ciel de vapeur et en favorisant le thermosiphon, assure une bonne irrigation des parois de ces tubes. De préférence, les éléments tubulaires 26. 27 qui relient les deux collecteurs 22 et 24 comme les éléments tubulaires 10 de l'avant-foyer, sont revêtus d'un béton réfractaire ou analogue, ce qui permet d'obtenir un effet de point chaud favorisant la combustion des imbrûlés gazeux éventuels. La paroi tubulaire 20 délimite ainsi un foyer secondaire qui est refroidi de manière efficace grâce à un dispositif dont l'encombrement est relativement faible de sorte que l'épaisseur radiale de l'ensemble de parois de ce foyer secondaire est réduite et laisse disponible pour la circulation des gaz chauds un passage de section importante. Le foyer qui vient d'être décrit peut. bien entendu, être utilisé avec une chaudière initialement conçue pour être utilisée avec des déchets végétaux ou analogues. mais il est plus particulièrement adapté à la transformation d'un générateur conçu pour des combustibles nobles, le diamètre externe maximal de la tubulure 20 étant alors légèrement inférieur au diamètre de l'orifice 30 de la chaudière normalement destiné à recevoir l'ouvreau du brûleur. On constate en effet que malgré cette limitation du diamètre extérieur, le foyer secondaire selon l'invention permet la circulation d'un volume de gaz suffisant pour conserver ses bonnes performances à la chaudière l'encom- brement de l'ensemble de parois étant en fait entre environ le quart et le sixième de celui de la tubulure garnie de matériau réfractaire. habituellement utilisée. L'installation d'un tel foyer sur une chaudière existante s'effectue de manière extrêmement sim ple. le fait que la tubulure de raccordement 20 a une forme tronconique se réduisant vers l'extérieur facilitant l'introduction de cette tubulure dans l'orifice 30 de la chaudière Cette tubulure 20 qui est, de préférence, métallique. supporte bien entendu, des joints et bourrages d'étanchéité. indiqués schématiquement en 32 et 34 sur la Fig. 1. qui limitent les entrées d'air parasitaires. Selon un mode de réalisation préférée. les collecteurs inférieurs 6 et supérieur 8 sont ensuite raccordés au circuit d'eau de la chaudière, par exem ple. comme représenté sur les Fig. 1 et 2. par un conduit 36 d'alimentation en eau du collecteur inférieur 6 d'une part. et par des collecteurs supérieurs latéraux 38 reliant le collecteur supérieur 8 à la chaudière elle-meme. La circulation d'eau dans l avant- foyer se fait ainsi simplement par l'effet de thermosiphon sans nécessiter d'apport d'énergie supplémentaire. Bien entendu, l'ensemble du foyer selon l'invention étant mobile, peut être retiré de la chau dière 40 sur laquelle il est monté et être remplacé à tout moment par un brûleur à fuel ou à gaz si nécessaire. REVENDICATIONS 1. Foyer à combustible pauvre pour générateur industriel, comportant une chambre de combustion ou avant-foyer (4) qui est munie d'un dispositif d'alimentation en combustible pauvre et est prolongée par une tubulure (20) de raccordement à une chaudière, caractérisé en ce que la tubulure de raccordement (20) porte sur sa face interne deux collecteurs toriques circulaires parallèles et coaxiaux (22, 24). qui sont reliés l'un à l'autre par des éléments tubulaires (26, 27) et en communication constante avec une alimentation en eau de refroidissement. 2. Foyer suivant la revendication 1, carac térisé en ce que les éléments tubulaires (26. 27) sont revetus de matériau réfractaire et délimitent un foyer secondaire. 3. Foyer suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le collecteur torique (22) situé à l'entrée de la tubulure de raccordement est divisé en deux couronnes superposées (22j. 22b) respectivement d'entrée et de sortie du fluide de refroidissement par deux cloisons (28) diamétralement opposées. 4, Foyer suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les collecteurs (22. 24) de refroidissement de la tubulure de raccordement (20) sont en communication avec un circuit de refroidis se- ment (8 à 18) de la chambre de combustion (4). 5. Foyer suivant la revendication 4. carac térisé en ce que. dans le collecteur (22) situé à l'entrée de la tubulure de raccordement (20). débouchent un certain nombre d'éléments tubulaires (17, 18) d'un rideau extrême du circuit de refroidissement de la chambre de combustion. 6. Foyer suivant les revendications 3 à 5. caractérisé en ce que les couronnes superposées (22a, 229) du collecteur (22) sont reliées respectivement à des éléments tubulaires (17) d'alimentation en eau et à des éléments tubulaires (18) d'évacuation de vapeur. 7. Foyer suivant l'une des revendications précédentes. caractérisé en ce que la tubulure de raccordement (20) est tronconique, et que le collecteur (24) placé près de sa sortie a un diamètre plus faible que le collecteur (22) proche de la chambre de combustion (4).