Brevet FR2681668A1 — publié le 19930326

Foyer de chaudière à lit fluidisé circulant à mur de séparation interne La présente invention concerne un foyer de chaudière à lit fluidisé circulant. Les chaudières à lit fluidisé circulant sont de plus en plus employées dans les centrales de production d'énergie à partir de combustibles divers, fossiles ou non fossiles, tels que des résidus ménagers ou industriels, et la tendance est à des chaudières de plus en plus puissantes. Celles-ci doivent comporter alors des foyers de dimensions très importantes, pour lesquels il devient difficile d'assurer une bonne distribution au sein du foyer des airs de combustion, primaire et secondaire, ainsi qu'une bonne homogénéité des masses de matériaux inertes et de combustibles en présence au sein du lit fluidisé nécessaires pour l'obtention d'un rendement satisfaisant. On n'a donc jusqu'à présent pas construit de chaudières à lit fluidisé circulant de grande taille, en dépit de la diminution de l'investissement que procurerait une chaudière de grande puissance par rapport à deux ou plusieurs chaudières de puissance plus faible. La présente invention a pour but de procurer un foyer de chaudière à lit fluidisé circulant de grande taille, mais qui assure cependant une distribution homogène dans le foyer de l'air secondaire de combustion, une bonne homogénéité des masses de matériaux inertes et de combustibles du lit, et une bonne distribution de l'air primaire de combustion au sein de ce lit. Le foyer de chaudière selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est divisé en chambres de plus faible volume par au moins un mur de séparation ne s'étendant pas jusqu'à son fond. I1 répond en outre de préférence à au moins l'une des caractéristique suivantes - I1 comprend un collecteur d'alimentation en air secondaire disposé à l'intérieur du mur, et relié à des ouvertures d'introduction de cet air secondaire à travers la zone du bas du mur. - Son mur est formé par des panneaux de tubes sensiblement verticaux, soudés entre eux, alimentés en fluide à vaporiser. - Les tubes de ses panneaux sont disposés dans le prolongement de tubes d'échange des parois verticales avant et arrière du foyer par l'intermédiaire de tronçons de tubes horizontaux le long de la partie inférieure du mur et d'un collecteur d'alimentation disposé à l'intérieur de celui-ci. - Le mur comprend à son extrémité inférieure deux parties latérales saillantes vers le bas pourvues d'ouvertures de passage de jets d'air secondaire balayant l'extérieur de ces parties. - Les parties latérales sont séparées par un méplat de hauteur légèrement supérieure et les ouvertures sont aménagées dans les parties inclinées intérieures reliant les parties latérales au méplat. On peut cependant, bien que cela soit moins favorable, constituer le mur par des tôles garnies de réfractaire. La distribution d'air secondaire à partir d'un collecteur à l'intérieur du mur, et d'ouvertures d'introduction à travers sa partie inférieure, à contre-courant des particules de solide du lit fluidisé qui s'élèvent dans le foyer, permet de limiter les phénomènes d'érosion dans cette partie inférieure. Il est décrit ci-après à titre d'exemple et en référence aux figures schématiques du dessin annexé, un mur de séparation en deux chambres d'un foyer de chaudière de grande puissance, de plusieurs centaines de mégawatts. La figure 1 représente la disposition générale du mur, perpendiculaire au plan de la figure, divisant le foyer en deux chambres droite et gauche. La figure 2 représente le mur en coupe partielle à plus grande échelle, avec arrachement partiel, avec ses conduits d'émulsion eau-vapeur à vaporiser et d'air secondaire à injecter dans le foyer. La figure 3 représente en coupe la partie inférieure du mur. La figure 4 représente en coupe une variante de réalisation de l'extrémité de la partie inférieure du mur. Dans la figure 1, le mur 1, parallèle aux faces 2 et 3 du foyer, est disposé à une certaine distance au-dessus du fond 5 de ce dernier, de façon à permettre à l'air primaire de s'élever dans les deux chambres droite 4A et gauche 4B de façon homogène, en équilibre de pression. Dans les figures 2 et 3, le mur comporte une extrémité inférieure prismatique 6 et une partie supérieure 7 d'épaisseur constante. Il est tapissé respectivement sur ses faces droite et gauche de tubes verticaux 8 et 9, soudés entre eux par des ailettes au-dessus d'une paroi isolante 10. Les tubes verticaux 11 des deux faces du foyer parallèles au plan de la figure (seuls ceux de la face à l'arrière de ce plan étant visibles) se raccordent aux tronçons 12 le long de la partie inférieure 6 du mur, ancrés de manière connue à l'intérieur d'un écran en ciment réfractaire 13. Les tronçons de tube 12 se raccordent par des conduits 14 à un collecteur axial 15, dans le plan de symétrie du mur, et protégé par celui-ci des risques d'érosion. Ce collecteur est supporté par une armature interne 16 par l'intermédiaire de poutrelles de liaison 17 il forme poutre de renfort pour la stabilité mécanique du circuit de circulation de l'émulsion. Du collecteur 15, des conduits d'évacuation 18 aménent de part et d'autre l'émulsion eau-vapeur aux tubes verticaux d'échange 8, 9 sur les deux faces du mur. Au-dessus du collecteur d'émulsion eau-vapeur 15, un plancher isolé 19 forme le fond d'une chambre 20 abritant les tuyauteries d'amenée d'air secondaire au foyer. Un collecteur axial d'amenée d'air secondaire 21, supporté par une plate-forme 22, est relié à des conduits verticaux tels que 23 d'introduction de l'air secondaire (un seul de ces conduits étant représenté). Ces conduits isolés débouchent par une partie oblique dans des ouvertures 26 d'introduction de l'air secondaire dans le foyer, telles que des buses d'injection, orientées obliquement vers le bas de ce foyer à contre-courant du trajet des particules du lit fluidisé, et assurent une distribution homogène de l'air secondaire dans celui-ci, tout en limitant les phénomènes d'érosion dans cette zone du mur par les particules solides. La disposition des tubes et conduits de liaison de l'émulsion eau-vapeur procure une circulation naturelle de cette émulsion, ainsi qu'une grande surface d'échange de chaleur entre cette émulsion et les gaz et matériaux inertes du foyer. La figure 4 représente une variante de réalisation de l'extrémité prismatique 6 du mur. Il est agencé à son extrémité inférieure avec un méplat central 106 et deux parties saillantes 127 latérales, de telle sorte que le méplat 106 se trouve à une hauteur légèrement supérieure de celle des parties 127. Au moins deux plaques en tôle 128 sont soudées intérieurement aux portions inférieures de l'écran de tubes d'échange 12, de façon à former avec elles des caissons 129 symétriques au plan longitudinal du mur. Dans la partie inclinée intérieure des parties saillantes 127, qui les raccorde au méplat 106, sont aménagées des ouvertures 126. Les caissons 129 sont alimentés en air secondaire par un agencement conventionnel non représenté. Ainsi, par les ouvertures 126, sortent des jets d'air, dirigés vers le plan longitudinal du mur et vers la partie saillante 127 opposée. Ces jets d'air balaient les parties saillantes 127 et limitent ainsi les phénomènes d'érosion dans l'ensemble de la zone inférieure du mur qui se trouve sur le trajet ascendant du flux de particules mises en mouvement par l'air primaire et venant heurter cette zone. REVENDICATIONS 1/ Foyer de chaudière à lit fluidisé circulant, caractérisé en ce qu'il est divisé en chambres de plus faible volume (4A, 4B) par au moins un mur de séparation (1) ne s'étendant pas jusqu a son fond. 2/ Foyer de chaudière selon l'une des revendications 1, caractérisé en ce qu'il comprend un collecteur d'alimentation en air secondaire (21) disposé à l'intérieur du mur, et relié à des ouvertures (26) d'introduction de cet air secondaire à travers la zone du bas du mur. 3/ Foyer de chaudière selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ce mur est formé par des panneaux de tubes sensiblement verticaux (8, 9) soudés entre eux, alimentés en fluide à vaporiser. 4/ Foyer de chaudière selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tubes de ses panneaux sont disposés dans le prolongement de tubes d'échange (11) des parois verticales avant et arrière du foyer par l'intermédiaire de tronçons de tubes horizontaux (12) le long de la partie inférieure du mur et d'un collecteur d'alimentation (15) disposé à l'intérieur de celui-ci. 5/ Foyer de chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mur comprend à son extrémité inférieure deux parties latérales (127) saillantes vers le bas pourvues d'ouvertures (126) de passage de jets d'air secondaire balayant l'extérieur de ces parties (127). 6/ Foyer de chaudière selon la revendication 5, caractérisé en ce que les parties latérales (127) sont séparées par un méplat (106) de hauteur légèrement supérieure et les ouvertures (126) sont aménagées dans les parties inclinées intérieures reliant les parties latérales (127) au méplat (106).