Brevet FR2743869A1 — publié le 19970725

Le type de chaudière auquel s'appliquent les perfectionnements objets de la présente invention est décrit dans les documents PS 93.11 1200 et 91-09684. Elle est du t"pe à volumes internes disposés 16). de faible épaisseur reposant sur iagnlle( 15) de l'entonnoir ouvert (17). est alimenté en continu à l'aide de fragments de bols vert . Une planche unique est annexée au dossier, elle représente, en coupe, un exemple de réalisation non limitatif équipé des perfectionnements selon l'invention. Construite selon un axe de symétrie vertical (I) son enveloppe forme la double paroi (2) laquelle comporte les issues (3) et (4) qui permettent d'inclure l'eau qu'elle contient dans le circuit d'une installation de chauffage non représentée A l'intérieur de l'enveloppe (2) sont disposés concentriquement suspendu, l'entonnoir- foyer (14) dans lequel prend place la grille (I 15) sur laquelle repose le lit de combustion ( 16) constitué des fragments de bois vert . déposés en continu, qui s'y consument. 2) La chambre de combustion (9) qui entoure le foyer (14) et dont la paroi extérieure ( lO)est constituée de pisé réfractaire. Dans cette paroi est implanté un caisson annulaire (12) en communication avec l'atmosphère par l'intermédiaire du tube (12). Ce caisson est percé de trous calibrés ( 13) débouchant à la base de la chambre (9) 3) Incorporé à l'enveloppe (2), un faisceau de tubes échangeurs, extérieurement irrigués, dont deux sont représentés en (5) et (6). Ces tubes débouchent à leur base en (7) à l'intérieur du collecteur (8). 4) Un condenseur (25) qui est enserré entre la virole (32) et la paroi (2) de la chaudière. Il est constitué à partir d'un tube à ailettes rectangulaires (26) enroulé en spirale, et dont le tube (26), porteur des ailettes, muni d'une entrée (28) et d'une sortie (29) est parcouru par de l'eau froide, tandis que les ailettes, en positions verticales et radiales sont traversées par le flux des gaz brûlés, flux repris par le collecteur (30) en communication par le conduit (31) par lequel s'effectue la mise en dépression de la chaudière. Au - dessus du lit de combustion (16) est placé un entonnoir d'alimentation (17) demeurant ouvert pendant le fonctionnement ce qui permet d'établir une alimentation continue en fragments. A l'intérieur et en périphérie de l'entonnoir (17) débouchent en (18) les tuyaux (19) d'un échangeur de température situé dans la chambre de combustion (9) elle-meme. Par l intermédiaire du conduit (20) appartenant au collecteur (2 (21). il est possible de pulser de l'air ambiant qui en traversant les tubes échangeurs ( 19) sera porté à haute température. Sous la grille (15) et dans l'entonnoir-foyer (14) prend place le tube (34) en communication avec l'atmosphère par son entrée (27). Le tube (34) comporte des orifices calibrés (35). Le collecteur (8) dont le fond est incliné est fermé à sa base par la colonne d'eau d'un décanteur formant siphon (22) comportant un déversoir (23). Cette disposition permet de séparer de l'atmosphère le volume interne des éléments de la chaudière D'autre part le collecteur (8) met en communication la sortie (7) de l'échangeur (5)6) 6) avec l'entrée (24) du condenseur (25). L'enceinte (3') réceptrice de l'essentiel des cendres issues du ttlxCz (14) est pl'cee dans son prolongement. Elle est fermée à sa base par une écluse dont le fonctionnement permet l'établîssement d'un lit formé des cendres mêlées d'escarbilles (40), lit stabilise en hauteur grâce aux actions combinées des capteurs (36) et (37) et de l'écluse (39). L'enceinte (33) comporte en périphérie des onfices (38) calibrés par lesquels pénètre l'air nécessaire à la combustion des escarbilles contenues dans les cendres recueillies. Sous l'écluse un conteneur (41) recueille les cendres issues de la chaudière. Les flèches (42) et (43) représentent les retournements imposés aux gaz brûlés à l'intérieur de la chaudière. Les perfectionnements objets de l'invention ont pour but de soustraire les cendres aux gaz brulés afin de les émettre proprement dans l'atmosphère. La présente analyse, des caractéristiques du fonctionnement va montrer les étapes aux cours desquelles sont réalisés les traitements spécifiques appliqués aux cendres dans la chaudière. Par l'intermédiaire du conduit (3 1), relié à l'ouïe-aspiration d'un ventilateur non représenté, est réalisée la mise en dépression des volumes internes de la chaudière associée vases éléments constitutifs: Foyer (14), Chambre de combustion (9), échangeur (5H6), collecteur (8), condenseur (25). Cette dépression détermine les entrées d'air pénétrant par les issues ouvertes en communication avec le volume interne de la chaudière. a - Air primaire traversant le lit de combustion (16) reposant sur la grille (15) du foyer (14). b - Air secondaire débouchant par les orifices (35) de la canne centrale (34) c - Air tertiaire délivré au bas de la chambre de combustion (9) par les onfices (13) du caisson (11), entrée d'air située au - dessus de la base du foyer(14). d - Air quaternaire pénétrant par les orifices (38) à la base de l'enceinte (33). L'air pnmaire pulsé par l'intermédiaire du conduit (20) traverse les tubes (19) incorporées à la chambre de combustion (9) et débouche par les orifices (18) à l'intérieur de l'entonnoir (17). L'intensité de ce flux d'air à température élevée est réglée de telle sorte qu'il s'oppose à l'entrée d'air frais en provenance de la gueule de l'entonnoir (17). Ce flux à température élevé (4000C environ! pénètre au travers du lit de combustion (16) et son potennel thermique est tel qu'il provoque l'expulsion brutale de l'eau contenue dans les fragments de bois vert aussitôt déposés à la surface du lit. ce qui permet leur mise en combustion sous-Jacente. Le flux important de gaz en ignition contient la vapeur d'eau extraite du bois vert déposé sur le lit de combustion. Ce flux. dont la vitesse est relativement élevée. est chargé des cendres et escarbilles ayant traversé la gnlle. Il contient une forte proportion de gaz CO. lequel brule partiellement en présence de l'air secondaire débouchant sous la grille (15). par les onfices (35) de la canne (34). Sous l'effet de l appel provenant de la dépression établie en aval, les gaz brûlés se retournent en (42) pour pénétrer à la base de la chambre de combustion (9) ou oti ils rencontrent le complément d'air necessaire à leur conlbustioll complète, complement provenant deb rtricc. i du caisson Il). Selon l'une des dispositions caracténstiques de l mxentl()n. laquelle comporte l'enceinte (33). ouvcrte vers le haut. placée selon l'axe de symétrie (I) et sous le foyer (14). le volume interne de la dite enceinte étant en communication avec celui de la chaudière elle-même, les cendres mêlées d'escarbilles continuent leur trajectoire pour se déposer dans la dite enceinte et ainsi. se trouver soustraites aux gaz brûlés qui, après leur retournement, entrent dans la chambre de combustion (9). L'enceinte (33) est fermée à sa base par l'écluse (39). Celle-cl. en combinaison avec les capteurs de niveau (36) et (37). permet la rétention pour une durée suffisante d'un volume de cendres (40) afin que les escarbilles contenues brûlent en présence de l'air quaternaire pénétrant par les orifices calibrés (38) perces dans la parol de l'enceinte (33). Les gaz brûles Issus de cette combustion complémentaire rejoignent le flux principal de gaz abordant la base de la chambre de combustion. En traversant la chambre de combustion. les gaz en ignition achevent leur combustion. ce qui a pour effet de maintenir l'entonnoir foyer (14) ainsi que les tubes (19) à température élevée. Ensuite. ils basculent vers l'échangeur (5)-(6) de la chaudière ou ils cèdent la majeure partie de leur potentiel. La température des gaz brûlés se retrouve à quelque 200 "C. Selon d'autres caractéristiques de l'invention, un échangeur-condenseur (25) est associé et accolé à la périphérie de la chaudière. Ce condenseur est traversé de bas en haut par les gaz brûlés. De plus un collecteur à fond incliné (8) est fixé sous la chaudière. II met en communication l'issue des tubes (5) et (6) de l'échangeur avec la base du condenseur (25). les volumes internes des dits collecteurs et condenseurs étant en communication avec celui de la chaudière. Du fait de ces dispositions, un second retournement (43) se produit, mais cette fois lorsque la vitesse d'écoulement des gaz brûlés se trouve fortement diminuée à cause de l'expansion radiale des volumes parcourus. et de l'abaissement de leur température. De cette manière. les cendres fines encore véhiculées par les gaz brûlés Issus de l'échangeur (5F(6) vont de nouveau subir une séparation en continuant leur traiectoire pour se retrouver au fond du collecteur (8). Les gaz brûlés ne contenant plus guère que les ultra-fines pénètrent après leur retoumement (43) dans le condenseur (25). Dans ce parcours où leur température s'abaisse en dessous de 50"C. la condensation de la vapeur d'eau qu'ils contiennent s'opère et les ultra fines collent à l'eau produite qui. s'écoulant à contre-courant les entraine ainsi que les fines précédemnient déposées au fond du collecteur (8) d'où elles s'acheminent vers le réservoir décanteur (32). alimenté par siphon. où sont recueillis séparément l'eau condensée par débordement d'une pan. et les cendres déposées de l'autre. Revendications: I - Cllauditrr fonctionnant sous depression organisee. du hpe n volume Énternes disposés concentriquement à partir du foyer (14). pour la conversion en energle calonfique du bois vert préalablement réduits en fragtnents, lesquels sont déposés en continu à la surface du lit de combustion (16) de faible épaisseur reposant sur la gnlle (15) de l'entonnoir-foyer (14) pour y etre consumé en présence d'un flux d'air primaire. porté préalablement à température élevée. qui le traverse de haut en bas, les gaz en ignition ainsi produits débouchant à la base du foyer (14) où ils se retournent pour pénétrer, en présence du flux d'air tertiaire, dans la chambre de combustion (9! où ils achèvent leur ignition avant de gagner. après basculement l'échangeur tubulaire (5)-(6) où ils cèdent la majeur partie de leur potentiel thermique. tandis que le restant est prélevé en traversant un échangeur-condenseur. juxtaposé à la chaudière. caractérisé en ce qu'une enceinte (33). ouverte vers le haut est placée selon l'axe de symétrie(l) et sous le foyer (14). le volume interne de la dite enceinte étant en communication avec celui de la chaudière elle-mème. 2 - Chaudière selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'enceinte (i3) est fermée à sa base par une écluse (39). 3 - chaudière selon les revendications I et 2 caractérisée en ce que la paroi de l'enceinte (33) comporte des orifices calibrés (38). 4 - Chaudière selon la revendication I caractérisée en ce qu'un échangeurcondenseur (25) est associé et accolé à sa périphérie, condenseur traversé de bas en haut par les gaz brûlés. 5 - Chaudière selon les revendications I et 4 caractérisée en ce qu'un collecteur à fond incliné (8) est fixé sous la chaudière, mettant en communication l'issue de l'échangeur (5)i6) avec la base du condenseur (25) les volumes internes des dits collecteurs et condenseurs étant en communication avec celui de la chaudière. 6 - Chaudière selon les revendications 1- 4 et 5 caractérisée en ce que le volume interne du collecteur (8) à fond incliné est fermé à sa base par la colonne d'eau d'un décanteur formant siphon (22), comportant un déversoir (23). 7 - Chaudière selon les revendications 1-3-4-5 et 6 caractérisée en ce que le condenseur (25) dont le tube (26). porteur des ailettes, munl des entrée (28) et sortie (29) est parcouru par de l'eau froide, tandis que les ailettes, en positions verticales et radiales sont traversées de bas en haut par le flux des gaz brûlés, flux repns par le collecteur (30) en communication par le conduit (31) par lequel s'effectue la mise en dépression de la chaudière.