Brevet FR2710728A3 — publié le 19950407

FR 2710728 A3 19950407 FR 9411189 A 19940920 A Procédé pour l'alimentation d'une grille de combustion d'ordures et dispositif d'alimentation pour la mise en oeuvre de ce procédé La présente invention concerne un procédé pour l'alimentation d'une grille de combustion d'ordures. L'invention concerne par ailleurs un dispositif d'alimentation pour la mise en oeuvre du procédé. Dans la plupart des installations de combustion d'ordures utilisées aujourd'hui, les ordures parviennent, par la trémie de chargement et par l'intermédiaire de la goulotte d'alimentation, sur la dispositif d'alimentation. Ce dispositif est constitué essentiellement par un vérin à piston qui est commandé hydrauliquement et pousse lentement les ordures vers la grille de combustion. A la fin du dispositif d'alimentation, les ordures tombent par gravité sur la grille de combustion. Quand le poussoir est arrivé en avant, il recule, et le processus recommence. Par suite de cette alimentation fournée par fournée, les ordures arrivent irrégulièrement et portion par portion sur la grille de combustion. Comme le poids important des ordures dans la goulotte d'alimentation les comprime, il se forme des sortes de mottes. Pendant l'opération d'alimentation il arrive donc toujours qu'au passage entre la goulotte d'alimentation et la grille de combustion, de pareilles mottes tombent de manière incontrôlée sur la grille de combustion. Cela signifie qu'à cet instant la grille de combustion reçoit une plus grande quantité d'ordures qu'il n'est souhaitable. Il en résulte une alimentation irrégulière de la grille avec une grande production de poussières; la hauteur du lit d'ordures n'est donc pas toujours la même, ce qui crée des différences locales dans la combustion sur la grille de combustion ainsi donc qu'une allure de flammes sans homogénéité dans la chambre de combustion. La tuyauterie installée dans la chambre de combustion pour l'échange thermique doit être protégée des flammes, pour qu'elle ne soit pas abîmée par la forte chaleur produite par celles-ci. L'épaisseur irrégulière de couche sur la grille de combustion et les pointes de flammes éventuellement élevées qui lui sont liées exigent que la tuyauterie placée dans la chambre de combustion soit protégée suffisamment haut par un garnissage. Mais d'autre part ce garnissage représente une isolation réduisant l'échange thermique ainsi donc que le rendement de l'installation en vapeur. Il est donc désirable que la surface devant être revêtue du garnissage soit maintenue aussi réduite que possible. La chute d'ordures sur la grille de combustion en provenance de la goulotte d'alimentation cause de la poussière, ce qui est tout à fait indésirable, parce que la forte chaleur régnant dans la chambre de combustion fait fondre la surface des particules de poussière, qui se dépose alors sur les tubes et sur le garnissage placé dans la chambre de combustion. Ces dépôts des particules fondues de poussière sur les tubes et sur le garnissage d'une part réduisent la durée de vie de l'équipement et d'autre part forment une couche isolante, réduisant encore le transfert thermique, ce qui signifie une réduction du rendement en vapeur. Mais la cause de la chute d'ordures provenant de la goulotte d'alimentation n'est pas & chercher seulement dans la formation de sortes de mottes et dans l'acheminement des ordures fournée par fournée jusque sur la grille de combustion: elle est due aussi & la forte température qui règne dans la zone du dispositif d'alimentation. L'échauffement des ordures dans la zone de ce dispositif est rendu possible par la grande ouverture placée au passage entre le dispositif d'alimentation et la grille de combustion. Suivant la composition des ordures, il se produit prématurément des gaz ou un allumage des ordures, ce qui entraîne de nouveau une chute d'ordures sur la grille de combustion ainsi qu'une formation consécutive et supplémentaire de poussières dans la chambre de combustion. Le but de la présente invention est donc de créer un procédé pour l'alimentation d'une grille de combustion d'ordures, qui assurer une hauteur régulière du lit d'ordures sur la grille de combustion et empêche une chute incontrôlée d'ordures sur la grille de combustion en provenance de la goulotte d'alimentation, tout en réduisant fortement la formation de poussière dans la chambre de combustion. C'est d'autre part un but de cette invention de créer un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé pour l'alimentation de la grille de combustion qui travaille de manière sûre et dont la fabrication soit d'un prix avantageux. Ce but est atteint par un procédé pour l'alimentation d'une grille de combustion d'ordures, caractérisé en ce que les ordures sont mises en portions dans la goulotte d'alimentation et que la matière des différentes portions est amenée continuellement à la grille de combustion dans une épaisseur définie de la couche. L'autre but de l'invention est réalisé par un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé pour l'alimentation d'une grille de combustion d'ordures. Ce dispositif est caractérisé par des moyens de mise en portions des ordures dans la goulotte d'alimentation, par des moyens d'amenée continue de la matière des différentes portions jusque sur la grille de combustion ainsi que par une ouverture variable de goulotte, pour la régulation de l'épaisseur de couche des ordures amenées. Le procédé conforme à l'invention et le dispositif d'alimentation donné à titre d'exemple vont être expliqués plus en détail à l'aide des dessins schématiques annexés; sur ces dessins: la figure 1 représente une coupe verticale schématique d'une installation de combustion, dans la zone d'alimentation; la figure 2 représente une coupe horizontale schématique de la goulotte d'alimentation, dans la zone des tiges de régulation de l'alimentation; la figure 3 représente une vue de dessus schématique du dispositif d'alimentation; la figure 4 représente une vue en perspective schématique de deux éléments d'avance voisins du dispositif d'alimentation; la figure 5 représente un diagramme du déplacement des éléments d'avance du dispositif d'alimentation. A l'aide de la figure i on explique le procédé conforme & l'invention pour l'alimentation d'une grille de combustion d'ordures. Dans le procédé, les ordures sont mises en portions dans la goulotte d'alimentation 1 et la matière des différentes portions est amenée de manière continue à la grille de combustion 2. L'amenée de la matière a lieu à une hauteur d'amenée variable et régulable. La régulation de la hauteur d'amenée des ordures permet d'obtenir pour la matière une hauteur de couche désirée sur la grille de combustion 2. Les ordures arrivent par la trémie de chargement 3 dans la goulotte d'alimentation 1. A l'extrémité inférieure de la goulotte 1, les ordures 4 arrivent sur le dispositif d'alimentation 5. Ce dispositif, dont la construction et le fonctionnement sont décrits avec plus de précision & l'aide de la figure 3, transporte continuellement les ordures 4 vers la grille de combustion 2. A la sortie de la goulotte d'alimentation i se trouve une écluse 7 régulable en hauteur. Avec cette écluse 7 on régule la hauteur du lit d'ordures. Dans l'exemple représenté, l'écluse 7 sert seulement & la régulation de la hauteur du lit d'ordures. Dans une application du procédé selon l'invention qui n'est pas représentée ici, des éléments de manutention tels qu'on en trouve dans le dispositif d'alimentation 5 sont incorporés aussi dans l'écluse 7. Cela a l'avantage que non seulement les ordures sont acheminées continuellement à partir du bas mais encore que des éléments de manutention les font avancer à partir du haut. Avec certaines compositions des ordures, cette disposition est avantageuse pour améliorer leur manutention. Pour qu'une combustion optimale soit assurée dans la chambre de combustion 8, il y règne une dépression par rapport à l'atmosphère. Pour cette raison, 'dans l'état de fonctionnement de l'installation de combustion, la goulotte d'alimentation 1 doit être remplie d'ordures, pour que depuis le côté de la goulotte 1 il n'y ait pas d'air extérieur qui puisse pénétrer dans la chaudière 8. Les ordures qui sont dans la goulotte agissent comme un bouchon et elles constituent une grosse charge de plusieurs tonnes sur le dispositif d'alimentation. Suivant la composition des ordures, elles sont plus ou moins comprimées et pendant leur transport continu depuis le dispositif d'alimentation 5 jusque sur la grille de combustion 2 il peut se produire des engorgements à l'endroit de l'écluse 7. Pour l'éviter, on déleste le dispositif d'alimentation 5, en ce que les ordures 4 sont amenées portion par portion de la goulotte d'alimentation 1 au dispositif d'alimentation 5. La mise en portions est réalisée avec des tiges 9, 10 de régulation de l'alimentation. Dans ce but, ces tiges sont disposées dans la goulotte 1 en deux plans superposés. Ces tiges 9, 10 de régulation de l'alimentation sont constituées par des tiges individuels mobiles qui peuvent être poussées au moyen d'un mécanisme d'entraînement 16 dans l'intérieur de la goulotte 1 et hors de celle-ci. Dans l'exemple représenté, sur chacune des deux parois opposées de la goulotte 1 quatre tiges 9, 10 de régulation de l'alimentation sont disposées dans un plan. La disposition de ces tiges 9, 10 à l'intérieur des différents plans ainsi que leur fonctionnement sont décrits à l'aide de la figure 2. D'abord les tiges de régulation 9 du plan supérieur sont rentrés dans la goulotte 1. Ainsi la section transversale de la goulotte 1 est rétrécie par les tiges rentrées, de sorte que les ordures ne peuvent plus glisser à la suite. Les tiges de régulation 10 du plan inférieur sont complètement sorties de la goulotte 1 et les ordures en dessous des tiges de régulation supérieures peuvent tomber sans empêchement sur le dispositif d'alimentation 5. Dès que les ordures 4 sont évacuées par le dispositif d'alimentation 5 assez loin sur la grille de combustion pour que la zone du plan inférieur des tiges 10 de régulation de l'alimentation soit débarrassée des ordures, ces tiges 10 se ferment, c'est-à-dire qu'elles rentrent dans la goulotte 1. Quand elles ont atteint leur position finale désirée, les tiges de régulation 9 du plan supérieur sortent de la goulotte 1 et les ordures 4 glissent à la suite jusqu'au plan inférieur avec les tiges de régulation 10. Mais avant que les tiges 10 de régulation de l'alimentation soient retirées, pour que les ordures soient acheminées sur le dispositif d'alimentation 5, les tiges de régulation 9 rentrent à nouveau dans la goulotte 1, pour empêcher les ordures de glisser à la suite. Grâce à cette alternance de rentrées et de retraits des tiges de régulation 9, 10, on obtient une amenée des ordures portion par portion sur le dispositif d'alimentation 5. Ainsi il n'y a plus que le poids de la portion d'ordures amenée en dernier qui pèse sur le dispositif d'alimentation 5 et, grâce à cette amenée des ordures portion par portion sur le dispositif d'alimentation 5, les engorgements d'ordures sont empêchés à l'endroit de l'écluse 7. La hauteur du lit d'ordures, c'est-à-dire l'épaisseur de la couche d'ordures sur la grille de combustion 2, se régule avec l'écluse 7. Verticalement cette écluse est par exemple relevable et abaissable hydrauliquement et, suivant la position réglée, l'ouverture de sortie 6 à partir de la goulotte d'alimentation 1 et du dispositif d'alimentation 5 vers la grille de combustion 2 a une hauteur définie. Cette hauteur correspond aussi & l'épaisseur de couche des ordures amenées à la grille de combustion 2 par le dispositif d'alimentation 5. Avec cette écluse régulable on peut ainsi régler une épaisseur voulue de couche d'ordures sur la grille. Sur la figure 1, la grille de combustion 2 est inclinée vers le bas à partir du dispositif d'alimentation 5. Mais le procédé suivant l'invention convient aussi bien pour des grilles de combustion disposées horizontalement ainsi d'ailleurs que pour des grilles remontant à partir du dispositif d'alimentation 5. L'écluse 7 réduit l'ouverture de la goulotte d'alimentation 1 au point qu'une forte chaleur ne peut pas pénétrer dans cette goulotte. Cela empêche la chute indésirable des ordures 4 sur la grille 2. La conséquence est une réduction de la formation de poussières. Les particules de poussières qui fondent, sous l'action de la forte chaleur, sur la surface de la chambre de combustion 8 se déposent sur les tubes 11 de la chaudière et sur le garnissage 12. Ces dépôts sont extrêmement indésirables, parce qu'ils réduisent la durée de vie aussi bien des tubes 11 que du garnissage 12 ainsi donc que le temps total de service effectif de l'installation de combustion. De plus ils forment une couche isolante qui cause une réduction de l'échange thermique. Par suite de la réduction de la poussière dans la chambre de combustion, réduction obtenue avec le procédé conforme & l'invention, la chaudière se couvre de moins de poussière vers le haut et on obtient ainsi un allongement de la durée de vie aussi bien de la chaudière que du garnissage. Cela augmente le temps total de service effectif de l'installation de combustion et également, à cause de la surface agrandie de l'échangeur de chaleur, l'efficacité technique d'une pareille installation de combustion. Grâce à la hauteur régulière du lit d'ordures, obtenue par l'alimentation continue de la grille de combustion 2 avec le dispositif d'alimentation 5, et grâce à l'écluse 7 régulable en hauteur, on obtient que la combustion dans la chambre de combustion 8 soit régulière et contrôlable, c'est-à-dire que la hauteur de flamme soit régulière et qu'ainsi un feu géométriquement défini puisse être conduit. Cela permet de réduire notablement la hauteur du garnissage 12 nécessaire dans la chambre de combustion 8, ce qui entraîne une augmentation de la surface utile de la chaudière ainsi donc qu'une meilleure exploitation de la chaleur. Dans les installations classiques de combustion, la distance de la paroi arrière 13, comportant la tuyauterie 11 montée sur cette paroi, à la goulotte d'alimentation i doit être assez grande pour éviter une surchauffe des ordures dans la goulotte 1. Dans ces installations, la forte chaleur arrive en effet dans la goulotte i par l'ouverture 6, qui, pour éviter un engorgement, est très grande & cet endroit. Dans le procédé selon l'invention, l'écluse 7 empêche un chauffage des ordures dans la goulotte. Pour cette raison, la distance entre la paroi arrière 13 de la chambre de combustion 8 et la goulotte 1 peut être réduite, en ce qu'un plafond d'allumage dans la zone de l'ouverture 6 est rendu inutile. L'espace gagné par la suppression du plafond d'allumage est utilisé & agrandir la tuyauterie. Ainsi la surface disponible pour l'échange thermique peut être agrandi et la chaleur de combustion des ordures mieux utilisée. La figure 2 montre une coupe transversale schématique de la goulotte d'alimentation 1 dans la zone des tiges 9 de régulation de l'alimentation. Ces tiges 9, 10, destinées à la mise en portions des ordures 4 dans la goulotte d'alimentation 1, sont disposées en deux plans superposés et elles sont mobiles, au moyen d'un mécanisme d'entraînement 16, perpendiculairement au sens de déplacement des ordures 4, vers l'intérieur de la goulotte d'alimentation 1 et hors de cette goulotte. L'entraînement est hydraulique, la force de poussée des différentes tiges étant régulable avec une commande hydraulique. Mais l'entraînement est concevable aussi avec des moteurs électriques. Dans l'exemple représenté, un plan comporte sur chacune des deux parois opposées 14, 15 de la goulotte 1 quatre tiges de régulation de l'alimentation. Dans l'exemple décrit, les tiges sont déplacées hydrauliquement et elles peuvent sortir complètement de la goulotte d'alimentation. Dans le sens inverse, elles peuvent rentrer jusqu'à environ la moitié de la largeur intérieure de la goulotte. Le dimensionnement de ces tiges est conçu de façon que chacune puisse supporter la charge des ordures qu'elle porte dans la goulotte 1. La commande hydraulique des tiges 9, 10 de régulation de l'alimentation est dynamique et les mécanismes d'entraînement des différentes tiges sont reliés entre eux et commandés par une unité de commande commune, non représentée ici. Cela signifie par exemple qu'une tige bloquée par un objet dur 17 se trouvant dans les ordures ne peut plus continuer à rentrer dans la goulotte 1, mais que les autres tiges peuvent rentrer sans empêchement jusqu'à leur position finale. Les deux plans des tiges de régulation 9, 10 sont construits identiquement. Les tiges 9, 10 sont positionnables par l'intermédiaire d'une commande centrale et l'alternance des rentrées dans la goulotte 1 ainsi que des retraits hors de celle-ci débite les ordures 4 portion par portion vers le dispositif d'alimentation 5. La figure 3 représente une vue de dessus schématique du dispositif d'alimentation 5. Ce dispositif est composé de plusieurs éléments d'avance 18 à 24. Le nombre d'éléments utilisés dépend de la grandeur de la goulotte d'alimentation 1. Dans l'exemple représenté, sept éléments d'avance 18 à 24 sont disposés dans le dispositif d'alimentation 5. Ces éléments forment une sorte de plate-forme, constituant l'extrémité inférieure de la goulotte 1. Les différents éléments d'avance 18 à 24 présentent extérieurement la forme d'une poutre. La surface sur laquelle les ordures reposent est structurée. A l'intérieur, ces éléments sont creux et il est prévu, sur leur face inférieure, des raccordements, pour les raccorder, en cas de besoin, à un système de refroidissement. Pour stabiliser thermiquement les éléments d'avance, on pompe à travers eux un fluide de refroidissement qui refroidit les ordures placées sur le dispositif d'alimentation 5. Il est naturellement possible de procéder inversement et, en cas de besoin, de faire traverser les éléments d'avance par un fluide stabilisé en température, pour échauffer les ordures placées dessus. La figure 4 montre en une vue perspective schématique deux de ces éléments d'avance 18 & 24, réalisés en tôle. Ces éléments sont structurés sur leur surface, pour pouvoir mieux acheminer les ordures. Dans l'exemple représenté, les éléments 18, 19 présentent une structure à grosses dents de scie. Mais cette structure peut aussi être plus fine. De même, suivant les nécessités, la forme de la structure peut être adaptée au transfert continu des ordures. Sur la face inférieure des éléments d'avance 19 à 24 sont disposées les tubulures de raccordement 25, pour pouvoir, en cas de besoin, être raccordées à un système de refroidissement ou de chauffage, afin que les ordures placées sur les éléments d'avance soient stabilisées thermiquement. Les éléments d'avance 18 à 24 exécutent alternativement un mouvement de ringardage, de sorte qu'ils acheminent continuellement en direction de la grille de combustion 2 les ordures qu'ils supportent. Dans le cas des éléments d'avance 18 à 24 schématisés sur la figure 3, les éléments qui ne sont pas voisins sont chaque fois fixés ensemble dans ce but et ils exécutent en même temps le même cycle de mouvements. Si, par exemple, les éléments d'avance 18, 20, 22, 24 se trouvent dans leur position la plus avancée, qui est donc la plus proche de la grille de combustion 2 - cette position correspond au repère 26 sur le diagramme de la figure 5 -, ce groupe d'éléments 18, 20, 22, 24 s'abaisse dans le cycle de mouvements suivant, jusqu'à ce qu'il ait atteint le point le plus bas 27. Ensuite les éléments d'avance sont retirés et de nouveau soulevés, jusqu'à ce qu'ils aient repris la position la plus haute. Dans l'avance qui suit alors, les éléments d'avance 18, 20, 22, 24 acheminent en direction de la grille de combustion les ordures placées sur eux. Le deuxième groupe d'éléments d'avance exécute bien le même cycle de mouvements que le groupe venant d'être décrit, mais ce cycle est déphasé. Dès qu'un groupe d'éléments d'avance 18, 20, 22, 24 a atteint le point le plus avancé et engagé le mouvement de retour, le deuxième groupe a atteint le point le plus reculé 28 et il commence le mouvement d'avance. Ce cycle de mouvements opposés des deux groupes assure une alimentation continue de la grille de combustion. L'écluse 7 représentée sur la figure 1 et qui peut être entraînée hydrauliquement ou électriquement n'est utilisée dans l'exécution présentée à titre d'exemple que pour réguler la hauteur du lit d'ordures. Dans une exécution non représentée ici, des éléments de manutention, tels qu'ils sont incorporés dans le dispositif d'alimentation 5, sont incorporés dans l'écluse 7. Ainsi les ordures sont avancées continuellement avec des éléments de manutention aussi bien d'en bas que d'en haut. REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'alimentation d'une grille (2) de combustion d'ordures, caractérisé en ce que les ordures (4) se trouvant dans la goulotte d'alimentation (1) sont mises en portions et que la matière des différentes portions est amenée continuellement & la grille de combustion (2) en une épaisseur de couche définie. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'amenée continue de la matière est réalisée à une hauteur variable et régulable, qui ne dépasse pas l'épaisseur optimale de couche de la matière sur la grille de combustion (2). 3. Procédé suivant une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alimentation continue est réalisée au moyen d'éléments d'avance (18 à 24) pouvant être stabilisés thermiquement. 4. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé pour l'alimentation d'une grille de combustion d'ordures, caractérisé par des moyens (9, 10) de mise en portions des ordures (4) dans la goulotte d'alimentation (1), par des moyens (5) d'amenée continue de la matière des différentes portions jusque sur la grille de combustion (2) ainsi que par une ouverture variable (6) de goulotte, pour la régulation de l'épaisseur de couche des ordures amenées. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de mise des ordures (4) en portions dans la goulotte d'alimentation (1) sont des tiges (9, 10) de régulation de l'alimentation, pouvant être déplacées au moyen d'un mécanisme d'entraînement (16) vers l'intérieur de la goulotte d'alimentation (1) et hors de cette goulotte. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que les tiges (9, 10) de régulation de l'alimentation, qui sont destinées & mettre les ordures en portions dans la goulotte d'alimentation (1) sont disposées en deux plans les unes au-dessus des autres. 7. Dispositif suivant une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les tiges (9, 10) de régulation de l'alimentation peuvent être commandées hydrauliquement, la force de poussée de ces différentes tiges (9, 10) étant réglable avec une commande hydraulique. 8. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (18 & 24) d'amenée continue de la matière des différentes portions jusque sur la grille de combustion (2) sont des éléments d'avance (18 & 24), que ces éléments d'avance sont couplés entre eux, de manière que les éléments d'avance (18, 20, 22, 24); (19, 21, 23) qui ne sont pas voisins entre eux soient reliés entre eux et forment un groupe, que ces groupes puissent être déplacés ainsi les uns par rapport aux autres et qu'ils exécutent un cycle opposé de déplacements. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les éléments d'avance (18 & 24) présentent extérieurement en général la forme d'une poutre, dont la surface sur laquelle reposent les ordures comporte une structure et en ce que ces éléments d'avance (18 & 24) sont réalisés en tôle, qu'ils sont creux et comportent sur leur face inférieure des tubulures de raccordement (25) pour l'arrivée et l'évacuation d'un fluide devant les traverser. 10. Dispositif suivant une des revendications 4 & 9, caractérisé en ce que l'ouverture (6) de la goulotte d'alimentation (1) est réglable en hauteur au moyen d'une écluse hydraulique (7).