Brevet FR2661113A1 — publié le 19911025

Dispositif de réalisation d'une réaction entre un gaz et un matériau solide divisé dans une enceinte La présente invention concerne un dispositif de réalisation d'une réaction exothermique ou endothermique dans une enceinte entre au moins un gaz et au moins un matériau solide divisé, comprenant au moins un moyen d'introduction du matériau solide divisé, au moins un moyen d'introduction de gaz de fluidisation et de réaction, les débits respectifs d'introduction de matériau solide divisé et de gaz de fluidisation étant tels qu'ils permettent l'établissement d'une circulation ascendante rapide du gaz et du matériau solide divisé dans le réacteur, des moyens pour envoyer le mélange de gaz réactionnel et de matériau solide divisé arrivant en haut du réacteur dans un organe de séparation, des moyens pour évacuer le gaz produit par la réaction, et des moyens pour recycler le matériau solide divisé provenant de l'organe de séparation dans le bas du réacteur. Les techniques similaires connues pour effectuer des réactions chimiques en lit fluidisé appartiennent essentiellement à deux groupes. Un premier groupe fait appel à un lit fluidisé dense, caractérisé par l'existence de deux zones distinctes du point de vue de la concentration en solides divisés dans l'enceinte réactionnelle, qui sera appelée ciaprès "réacteur", cette concentration en solides divisés étant élevée dans une première zone, par exemple 1000 Kg/m pour un lit fluidisé de combustion, et notablement plus faible, par exemple 1 Kg/m dans une seconde zone au-dessus de la première, séparée de celle-ci par une surface relativement bien définie La différence de vitesse entre les gaz et les particules solides n'est pas importante Dans le cas de réacteurs de combustion, les rendements de combustion sont peu élevés, par exemple de 85 à 95 %, et les taux de rejets d'oxydes de soufre et d'oxydes d'azote sont importants, ce qui limite cette technique aux installations de faible puissance. Dans le cadre de ce premier groupe de techniques, on a proposé, dans le document GB-A-1 412 033, de diviser un réacteur de combustion à lit fluidisé dense par une cloison annulaire, de bord inférieur espacé de la grille de fluidisation, en une région centrale de combustion en lit dense et une région annulaire en lit dense à circulation descendante -2- des particules solides, dans le but unique d'assurer un échange de chaleur avec une chemise entourant le réacteur Une partie des particules solides de la région centrale en lit dense déborde au-dessus de la cloison annulaire et redescend dans la région annulaire en lit dense puis revient dans la zone centrale de combustion au-dessous du bord inférieur de la cloison annulaire Ce type de dispositif présente les inconvénients précédemment indiqués des réacteurs à lit fluidisé dense, principalement l'existence d'une zone de réaction à très faible concentration de solides au-dessus du lit dense D'autre part, il assure une recirculation des matières solides prélevées uniquement en partie supérieure de la zone fluidisée dense de la même façon qu'un cyclone qui serait situé en sortie d'un lit fluidisé circulant du genre qui va être maintenant décrit. Un second groupe de techniques connues fait en effet appel à un lit fluidisé dit "circulant" Il est notamment décrit dans les brevets français n O 2 323 101 et 2 353 332 (Metallgesellschaft) et dans le brevet américain correspondant N O 4 165 717 Il se différencie du premier groupe notamment par l'absence de surface de séparation entre deux zones et par l'existence de températures de réaction homogènes dans l'ensemble du réacteur La concentration en matières solides divisées varie de façon sensiblement continue de bas en haut de l'ensemble du réacteur, et la différence entre les vitesses des gaz et des particules solides est beaucoup plus élevée Pour les réacteurs de combustion, les rendements de combustion sont meilleurs et les taux de rejets d'oxydes de soufre et d'oxydes d'azote sont plus faibles Cette technique peut s'appliquer aux installations de puissance élevée, mais présente encore des inconvénients. On peut constater notamment ceux-ci dans le cas d'une réaction de combustion On constate que le réacteur est divisé en deux parties a) une partie haute, la plus importante en volume, avec une concentration variable mais faible en particules solides, o l'on effectue un échange de chaleur, en général avec des parois tapissées de tubes dans lesquels passe un fluide de refroidissement du réacteur La concentration en solides varie par exemple de bas en haut de cette -3- 3 3 partie de 50 Kg/m à 10 Kg/m, ces chiffres pouvant être parfois moins élevés Ils correspondent en pratique à la réalisation d'un échange de chaleur avec des tubes tapissant les parois La vitesse des gaz est en général limitée à des valeurs allant de 4 m/s à 6 m/s, pour éviter les risques d'érosion, b) une partie basse, avec une concentration beaucoup plus élevée en 3 3 solides, variant par exemple de bas en haut de 500 Kg/m à 50 Kg/m soit dans un rapport de 10, qui peut même passer à 20 si le réacteur fonctionne à demi-charge, soit avec une vitesse du gaz de fluidisation deux fois moins élevée Cette partie basse est en fait la zone de combustion; une partie du gaz nécessaire à la combustion, appelée généralement gaz primaire, y est insufflée à travers une grille de fluidisation située à la base du réacteur La majeure partie du reste du gaz de combustion, appelée gaz secondaire, est injectée à plusieurs niveaux au-dessus de cette grille, l'utilisation de ces niveaux pouvant varier avec la charge du réacteur (mise hors fonctionnement de certains niveaux en cas de charge partielle). La vitesse des gaz de combustion dans cette partie basse du réacteur est pratiquement la même que dans la partie haute Ceci est à l'origine d'une grande variation des concentrations dans la zone de combustion qui entraîne plusieurs inconvénients: une combustion incomplète: les teneurs en imbrûlés et en oxyde de carbone peuvent être élevées à la sortie du réacteur pour certains combustibles difficiles à brûler, des hétérogénéités de température, entraînant la possibilité d'agglomération de particules solides et d'obstruction consécutive du réacteur, un rendement de désulfuration pouvant être insuffisant, entraînant la nécessité d'injecter des quantités importantes d'agent désulfurant, une limitation de souplesse en réponse aux variations de charge du réacteur, due à la nécessité de conserver une vitesse minimale des gaz pour maintenir un régime de fluidisation satisfaisant, cette vitesse étant de l'ordre de 3 m/s. Pour améliorer l'homogénéité de température et la combustion, on est donc souvent contraint d'augmenter la quantité de matières solides 4 présentes dans le réacteur, ce qui entraîne une augmentation de la consommation d'énergie pour leur mise en fluidisation. Pour lutter contre ces inconvénients, on utilise souvent une injection de gaz secondaire à différents niveaux, et on fait varier le rapport des débits de gaz primaire et secondaire en fonction de la charge du réacteur Mais on ne peut jouer sur ces facteurs que dans une mesure limitée, car d'autres critères qui doivent intervenir s'opposent à leur variation: la qualité de la combustions qui nécessite de maintenir le débit de gaz primaire au-dessus d'une valeur minimale, la nécessité de maintenir une atmosphère réductrice dans la partie basse de la zone inférieure du réacteur, pour réduire au minimum la production d'oxydes d'azote, la nécessité d'augmenter l'excès de gaz nécessaire à la combustion quand la charge du réacteur baisse, pour éviter d'accroître de manière trop importante l'hétérogénéité de la concentration en solides, tout en veillant à limiter le plus possible la production d'oxydes d'azote et à ne pas réduire sensiblement le rendement thermique de l'installation. La grande variation des concentrations dans la partie basse, formant zone de combustion, est donc gênante, et l'on devrait rechercher une plus grande homogénéité des concentrations entre les différents niveaux, qui améliorerait non seulement le rendement de combustion, mais aussi la consommation d'énergie nécessaire pour la fluidisation. Or le lit fluidisé circulant ne peut répondre à ce besoin du fait de deux problèmes particuliers: a) la vitesse du gaz de fluidisation dans la zone de combustion est en relation avec celle qui a été choisie dans la partie haute o s'effectue l'échange de chaleur, b) les particules solides sont animées de mouvements descendants et ascendants, comme représenté sur la figure 1 schématique, et une grande quantité de particules solides de faible granulométrie ne redescend jamais jusqu'au voisinage de la grille de fluidisation, ce qui produit une stratification granulométrique sur la hauteur du réacteur et conduit celui-ci à fonctionner en partie basse avec des particules de granulométrie plus élevée Il apparaît par exemple dans le premier mètre -5- en hauteur au-dessus de la grille de fluidisation une concentration assez proche de celle d'un lit dense, ce qui est coûteux en énergie et inutile pour une bonne combustion. La présente invention a pour but de procurer un dispositif de réalisation d'une réaction dans une enceinte entre un gaz et un matériau solide divisé comportant une structure nouvelle de lit fluidisé, présentant une plus grande homogénéité des concentrations en particules solides dans le réacteur, avec une concentration modérée en particules solides dans la partie basse formant éventuellement zone de combustion, et avec une vitesse relativement importante du gaz de fluidisation dans cette partie basse. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que le réacteur est divisé en au moins trois zones: a) une zone inférieure à lit fluidisé en circulation rapide à une vitesse ascendante moyenne du gaz de fluidisation en fût vide comprise entre 3 m/s et 12 m/s, la hauteur de cette zone étant telle que le temps de séjour de ce gaz dans cette zone inférieure est compris entre 0,25 et 4 secondes; b) une zone à lit fluidisé dense, à vitesse ascendante du gaz de fluidisation en fût vide comprise entre 0,3 m/s et 2,5 m/s, adjacente à la partie supérieure de la zone inférieure à lit fluidisé en circulation rapide et séparée par une cloison de celle-ci, disposée de manière à recevoir à la fois des matériaux solides divisés redescendant de la zone supérieure le long d'au moins l'une de ses parois, et des matériaux solides provenant de la partie supérieure adjacente de la zone inférieure, c) une zone supérieure à lit fluidisé en circulation rapide, à une vitesse ascendante du gaz de fluidisation en fût vide comprise entre 2,85 et 11,4 m/s, le rapport de cette vitesse à celle du gaz de fluidisation dans la zone inférieure étant compris entre 0,5 et 0,95 et d) au moins un moyen de réinjection de matières solides divisées à partir de la zone à lit fluidisé dense vers le bas de la zone inférieure à lit fluidisé en circulation rapide. On obtient, grâce à une telle structure, une répartition de température plus homogène dans le réacteur, avec 6 - diminution des risques d'agglomération des particules solides, dans le cas de réacteurs de combustion, une amélioration de la combustion, par diminution de la formation d'oxyde de carbone et d'imbrûlés solides, surtout pour les combustibles difficiles à brûler, par exemple les charbons maigres et les anthracites, une amélioration de la souplesse du réacteur par abaissement de sa charge minimale admissible, ceci étant rendu possible par un rapport élevé entre la vitesse du gaz à pleine charge et la vitesse minimale nécessaire pour maintenir un régime de fluidisation satisfaisant. L'invention s'étend en outre à l'application du dispositif ci-dessus défini à la combustion de matières carbonées. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures schématiques du dessin annexé, des dispositifs de combustion de charbon pulvérulent selon l'invention. La figure 1 représente un schéma d'écoulement des matières solides divisées dans un réacteur à lit fluidisé circulant de type connu. La figure 2 représente un dispositif selon l'invention à lits fluidisés rapides et lit fluidisé dense latéral. Les figures 3 A et 3 B représentent selon deux coupes verticales à angle droit la partie inférieure d'un réacteur à deux lits fluidisés denses latéraux, la figure 3 B étant une coupe selon l'axe IIIB-IIIB de la figure 3 A. Les figures 4 A et 4 B représentent selon deux coupes verticales à angle droit la partie inférieure d'un réacteur à trois lits fluidisés denses, la figure 4 B étant une coupe selon l'axe IVB-IVB de la figure 4 A. Les figures 5 A et 5 B représentent selon deux coupes verticales à angle droit la partie inférieure d'un réacteur à quatre lits fluidisés denses, la figure 5 B étant une coupe selon l'axe VB-VB de la figure 5 A. La figure 6 représente en coupe verticale un réacteur à trois étages, à quatre lits fluidisés denses répartis en deux niveaux. Les figures 7 A, 7 B et 7 C représentent la disposition des surfaces d'échange de chaleur dans les deux lits denses d'un réacteur, les figures 7 B et 7 C étant deux variantes d'une coupe selon l'axe VIIB-VIIB de la figure 7 A. -7- Dans la figure 1, le réacteur 1 comporte une partie inférieure tronconique 2 et une partie supérieure cylindrique 3 Les particules de solides s'élèvent au-dessus de la grille de fluidisation 4 vers le haut du réacteur selon les flèches 5 Ces particules tendent à s'écarter vers les parois et à retomber vers le bas Toutefois, une partie des particules les plus fines est réentraînée vers le haut, suivant les mouvements tourbillonnaires tels que 6 Les autres particules se rapprochent de la paroi et s'écoulent le long de celle-ci vers le bas selon les flèches 7. Dans le dispositif de l'invention selon la figure 2, il est constitué dans la partie inférieure tronconique 1 un lit fluidisé en circulation rapide au-dessus de la grille de fluidisation 4 Il est injecté à travers cette grille un gaz de fluidisation primaire, formé d'air additionné éventuellement de fumées de combustion, arrivant par le conduit 8 Du combustible pulvérulent, par exemple du charbon en suspension dans de l'air, est par ailleurs introduit juste au-dessus de cette grille par un conduit 9 et par un ou plusieurs injecteurs Un gaz secondaire, formé également d'air, avec ou sans fumées de combustion, est injecté dans la partie inférieure du réacteur à trois niveaux successifs 10, 11, 12 La vitesse du gaz de fluidisation en fût vide peut varier de 3 m/s à 12 m/s environ. Les injections de gaz secondaire sont conduites de manière à ce que l'atmosphère soit réductrice dans le bas de la zone inférieure 1. De façon connue, les fumées chargées de particules solides évacuées en tête du réacteur passent dans un cyclÈne de séparation l A, d'o les fumées débarrassées des poussières sont évacuées par le conduit 1 B et les particules solides séparées sont recyclées dans le bas du réacteur par le conduit 1 C. Par ailleurs, il a été constitué à un niveau plus élevé, à la sortie de la zone de combustion de section droite terminale Si, un lit fluidisé dense 13, représenté par des hachures, séparé de la zone de combustion par une cloison 13 A, et au-dessus d'une grille de fluidisation 14, à travers laquelle est injecté un gaz de fluidisation auxiliaire introduit par le conduit 15 La vitesse de ce gaz en fût vide dans le lit dense peut varier entre 0,3 m/s et 2,5 m/s La combustion -8- résiduelle éventuelle dans ce lit dense est faible, du fait qu'il est disposé à la sortie de la zone de combustion du lit en circulation rapide, et que la teneur résiduelle en carbone des particules est déjà très faible Dans le cas o la combustion dans ce lit dense se révélerait intense, du fait d'un combustible de mauvaise qualité par exemple, on pourrait injecter des fumées de combustion dans les buses d'injection sous la grille de ce lit dense de façon à minimiser la teneur en oxygène dans ce lit et à y réduire ainsi l'intensité de la combustion. Selon l'invention, un tel lit dense a de préférence une hauteur relativement faible, généralement inférieure à 1,5 m Mais sa hauteur peut être augmentée si on veut y installer un échangeur de chaleur. Une fonction essentielle de ce lit dense est de capter une partie des particules solides qui redescendent de la zone d'échange de chaleur située au-dessus de ce lit dense (flèches 7) et également une partie des particules solides qui montent de la partie inférieure du réacteur, située au-dessous du niveau de ce lit dense (flèches 16). Les particules solides captées par le lit dense sont acheminées par des conduits 17 jusqu'à la base du réacteur, juste au-dessus de la grille 4 Ces conduits peuvent comporter un siphon alimenté à sa base en gaz de fluidisation De cette façon, un grand nombre de particules solides de faible granulométrie sont ramenées à la base du réacteur, o elles ne seraient jamais descendues dans les dispositifs connus La concentration en solides de ce type dans la zone de combustion du réacteur est donc fortement augmentée, particulièrement dans sa région supérieure proche du niveau du lit dense D'autre part, du simple fait de la variation de section qui résulte de la présence du lit dense, la vitesse du gaz dans la zone inférieure 1 du réacteur est supérieure à celle existant dans la zone supérieure 3 au-dessus du niveau du lit dense. On obtient naturellement par l'augmentation de cette vitesse une meilleure homogénéisation de la concentration de matières solides dans la zone inférieure du réacteur, ceci assurant une meilleure combustion. La valeur voulue de la vitesse des gaz dans la zone de combustion peut être obtenue par un choix des sections droites 51 et 52 t 51 étant la -9section droite de la zone de combustion au niveau du lit fluidisé dense et 52 celle de la zone supérieure du réacteur, celle de la section droite du lit fluidisé dense étant alors égale à S 2-S Le débit de matières solides en recirculation dans les conduits 17 dépend aussi de ce rapport des sections droites, car plus la vitesse dans la zone de combustion est élevée plus le débit de particules solides à la sortie de cette zone sera important, et comme la quantité de matières solides descendantes à la base de la zone située au-dessus du lit dense dépend pratiquement de la section droite 52, plus le débit de matières solides captées par le lit fluidisé dense sera important. Le choix de la section droite du lit dense 13 (S 2-51) est donc un élément important dans le dimensionnement du réacteur d'un dispositif selon l'invention Par l'augmentation de la vitesse des gaz et de la concentration en matières solides dans la zone de combustion, il détermine en grande partie l'amélioration de l'homogénéité des concentrations qui est obtenue dans la zone de combustion, par rapport aux concentrations dans un lit fluidisé connu. On obtiendra en pratique d'excellents résultats dans le cas de dispositifs de combustion de charbon pulvérulent en choisissant un rapport des sections S 2/51 entre 1,05 et 2. Les figures 3 A et 3 B représentent le bas d'un réacteur muni de deux lits fluidisés denses 14 A, 14 B à un niveau intermédiaire, et reliés par des conduits de recirculation 17 A, 17 B à la base de la zone de combustion, au-dessus de la grille de fluidisation 4 A titre d'exemple il est schématisé en 17 B un conduit de réinjection de solides divisés comportant un siphon alimenté à sa base en gaz de fluidisation On peut ainsi obtenir un rapport 52/51 plus élevé, la différence (S 2-51) étant égale à la somme des sections droites des deux lits fluidisés denses Le réacteur ne comporte pas de lits fluidisés denses près de ses faces latérales 18, 19 perpendiculaires aux premières, selon le plan de coupe perpendiculaire à celui de la figure 3 A (axe IIIB-IIIB). Les figures 4 A et 4 B représentent le bas d'un réacteur à trois lits fluidisés denses, deux 14 A, 14 B au-dessous des parois 20, 21 de la figure 4 A et un 14 C au-dessous de la paroi 22 perpendiculaire aux premières dans le plan de coupe perpendiculaire à celui de la figure 4 A - (axe IVB-IVB de cette figure). Les figures 5 A et 5 B représentent le bas d'un réacteur à quatre lits fluidisés denses, deux 14 A, 14 B au-dessous des parois 20, 21 et deux 14 C, 14 D au-dessous des parois perpendiculaires 22, 23. Il est aussi possible de prévoir, comme représenté en figure 6, deux étages intermédiaires o seront installés des lits fluidisés denses, si l'on désire l'amélioration de l'homogénéité des concentrations, non seulement dans la zone inférieure tronconique 24, mais aussi dans une zone intermédiaire 25 On ajoute alors par exemple deux lits fluidisés denses 14 E, 14 F à un second niveau, plus élevé que celui des deux premiers lits fluidisés denses Les particules solides provenant de ces lits fluidisés sont recyclées, soit dans le bas du réacteur peu au-dessus de la grille de fluidisation 4, par des conduits 17 E, 17 F, soit dans le bas de la zone intermédiaire 25 par des conduits 17 G, 17 H. La figure 7 A représente schématiquement les surfaces d'échange de chaleur dans des lits fluidisés denses Les tubes d'échange de chaleur sont représentés par des serpentins 26, 27. La figure 7 B est une variante d'arrangement des échangeurs dans les lits denses de la figure 7 A, vus en coupe suivant l'axe VIIB-VIIB de cette figure 7 A, telle que lesdits échangeurs occupent la majeure partie de la longueur des lits denses. La figure 7 C est une deuxième variante d'arrangement des échangeurs dans les lits denses de la figure 7 A vus en coupe suivant l'axe VIIB-VIIB de cette figure 7 A Dans cette deuxième variante les deux lits denses sont divisés chacun en trois compartiments Ces compartiments extrêmes sont occupés par des échangeurs tels que 26, 28, et 27, 29 et les compartiments centraux sont libres de tubes d'échange. L'ensemble des lits denses tels que ceux des figures 3 à 6 fonctionne à la charge maximale du réacteur et participe à son refroidissement Certains peuvent être arrêtés progressivement aux il - charges intermédiaires de façon à maintenir dans le réacteur la température optimale voisine de 8501 C et assurant le meilleur rendement de désulfuration En effet, quand la charge du réacteur diminue, la température dans le réacteur diminue du fait de l'existence d'une surface de refroidissement trop importante La suppression de l'échange de chaleur dans une partie des compartiments des lits denses permet de diminuer le refroidissement du réacteur et de conserver la température optimale de combustion dans une plage de charges du réacteur plus grande, et par suite de maintenir le taux de désulfuration à une valeur élevée. La figure 2 en particulier montre que sous l'effet de deux facteurs, le recyclage de matières solides à la base du réacteur et la vitesse élevée dans la zone de combustion, le dispositif de l'invention permet d'assurer un découplage (qui n'existe pas dans les réacteurs à lit fluidisé circulant connus) entre la zone d'échange de chaleur o l'on fait le choix d'une vitesse de gaz optimale pour obtenir un bon échange de chaleur sans érosion des tubes d'échange, et la zone de combustion o l'on choisit une vitesse de gaz plus importante et o on assure une concentration plus homogène en matières solides que dans les lits fluidisés circulants connus Si par exemple on désire une vitesse de 6 m/s dans la zone supérieure du réacteur, on peut opérer avec une vitesse comprise entre 6,3 m/s et 12 m/s dans la zone inférieure de celui-ci. Bien que les dispositifs de réalisation d'une réaction entre un gaz et un matériau solide divisé décrits en référence aux figures portent sur des dispositifs de combustion de matières carbonées, avec refroidissement du réacteur par des parois tapissées de tubes d'échange de chaleur, on comprendra que l'invention s'applique à d'autres réactions exothermiques que la combustion, et même à des réactions endothermiques, telles que par exemple la calcination d'alumine, du moment que l'on veut améliorer l'homogénéité des concentrations dans la zone inférieure d'un réacteur et opérer dans cette zone à des vitesses élevées qui ne conviennent pas dans la zone supérieure. 12 - REVENDICATIONS 1/ Dispositif de réalisation d'une réaction exothermique ou endothermique dans une enceinte entre au moins un gaz et au moins un matériau solide divisé, comprenant au moins un moyen ( 9) d'introduction du matériau solide divisé, au moins un moyen ( 8) d'introduction de gaz de fluidisation et de réaction, les débits respectifs d'introduction de matériau solide divisé et de gaz de fluidisation étant tels qu'ils permettent l'établissement d'une circulation ascendante rapide du gaz et du matériau solide divisé dans le réacteur, des moyens pour envoyer le mélange de gaz réactionnel et de matériau solide divisé arrivant en haut du réacteur dans un organe de séparation (l A), des moyens (l B)pour évacuer le gaz produit par la réaction, et des moyens ( 1 C) pour recycler le matériau solide divisé provenant de l'organe de séparation dans le bas du réacteur, caractérisé en ce que le réacteur est divisé en au moins trois zones a) une zone inférieure (I) à lit fluidisé en circulation rapide à une vitesse ascendante moyenne du gaz de fluidisation en fût vide comprise entre 3 m/s et 12 m/s, la hauteur de cette zone étant telle que le temps de séjour de ce gaz dans cette zone inférieure est compris entre 0,25 et 4 secondes; b) une zone à lit fluidisé dense ( 13), à vitesse ascendante du gaz de fluidisation en fût vide comprise entre 0,3 m/s et 2,5 m/s, adjacente à la partie supérieure de la zone inférieure à lit fluidisé en circulation rapide et séparée par une cloison de celle-ci, disposée de manière à recevoir à la fois des matériaux solides divisés redescendant de la zone supérieure le long d'au moins l'une de ses parois, et des matériaux solides provenant de la partie supérieure adjacente de la zone inférieure, c) une zone supérieure à lit fluidisé en circulation rapide, à une vitesse ascendante du gaz de fluidisation en fût vide comprise entre 2,85 et 11,4 m/s, le rapport de cette vitesse à celle du gaz de fluidisation dans la zone inférieure étant compris entre 0,5 et 0,95 et d) au moins un moyen ( 17) de réinjection de matières solides divisées à partir de la zone à lit fluidisé dense vers le bas de la zone inférieure à lit fluidisé en circulation rapide. 13 - 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport ( 52/51) de la section droite de la zone supérieure ( 3) à celui de la zone inférieure ( 2) au niveau de la zone à lit fluidisé dense est compris entre 1,05 et 2. 3/ Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comprend plusieurs zones à lits fluidisés denses ( 14 A, 14 B, 14 C, 14 D) disposées sensiblement à un même niveau, et de préférence décalées angullairement autour d'un espace central. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs zones à lits fluidisés denses ( 14 A, 14 B, 14 E, 14 F, figure 6) à des niveaux intermédiaires entre ceux des zones à lits fluidisés en circulation rapide, chacune étant munie d'un moyen de réinjection tel que les matériaux solides divisés qui en proviennent soient réinjectés à un niveau plus bas que le sien propre. 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte dans la ou les zones à llits fluidisés denses des organes d'échange de chaleur ( 26, 27, 28, 29) avec un fluide à vaporiser et/ou réchauffer. 6/ Dispositif sellon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'évacuation en proportion réglable de matériaux solides divisés d'un ou plusieurs compartiments de la zone ou des zones à llits fluidisés denses. 7/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de réglage de la température du réacteur par commande de la fluidisation d'au moins une partie d'au moins un lit fluidisé dense. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'ill comporte, dans la paroi de la zone supérieure à lit fluidisé en circulation rapide, des moyens d'échange de chaleur avec un fluide à vaporiser et/ou réchauffer. 9/ Dispositif sellon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend des buses d'injection d'un gaz de fluidisation sous une grille au-dessous de la zone inférieure à lit fluidisé en circulation rapide et des buses d'injection de ce gaz ( 11, 12, 13) à différents niveaux de cette zone inférieure. / Application du dispositif selon l'une des revendications 1 à 9 à la combustion de matières carbonées.