Brevet FR2850157A1 — publié le 20040723

L'invention se rapporte à un réacteur à lit fluidisé à circulation, notamment destiné à brler ou incinérer des combustibles, constitué par une chambre de réacteur, au moins un dispositif d'extraction pour extraire de la chambre de réacteur, un gaz de fumées avec les particules de substances solides entraînées, au moins un séparateur à cyclone, qui est relié au dispositif d'extraction, pour séparer des particules de substances solides du gaz de fumées, au moins un dispositif pour recycler vers la chambre de réacteur au moins une partie des particules de 15 substances solides ayant été séparées par le séparateur à cyclone, le dispositif de recyclage comprenant un barrage à gaz du type à siphon, un dispositif pour fluidiser la partie séparée, et un dispositif pour relier le barrage à gaz à 20 la chambre de réacteur. De tels réacteurs à lit fluidisé trouvent entre autres leur application dans le domaine de la technique de l'énergie et des centrales. Dans ce cadre, on brle dans 25 la chambre de réacteur du charbon ou d'autres substances combustibles, telles que par exemple des déchets ou de la biomasse. Pour séparer et recycler dans la chambre de réacteur, une partie des particules de substances solides contenues dans le gaz de fumées, le réacteur à 30 lit fluidisé comprend un séparateur à force centrifuge, en règle générale un séparateur à cyclone. Les particules de substances solides séparées sont, dans ce cas, fluidisées avant leur recyclage dans la chambre de réacteur, et transportées jusqu'à des ouvertures 35 d'entrée de la chambre de combustion, pour être réparties sensiblement de manière uniforme sur la largeur du lit fluidisé. On connaît un tel réacteur à lit fluidisé d'après le document EP 0 161 970 Bi. L'enseignement technique 5 divulgué par ce document, prévoit de soutirer du séparateur à cyclone, des substances solides séparées, par l'intermédiaire d'un tube vertical. Ce tube vertical conduit, à son extrémité inférieure, de manière médiane, sur un canal horizontal, disposé parallèlement à la 10 paroi arrière de la chambre de combustion, et à partir de chacune des deux extrémités du canal horizontal, une conduite tout d'abord dirigée verticalement vers le haut puis inclinée de manière oblique vers le bas, mène dans la chambre de combustion. Pour répartir les substances 15 solides à l'intérieur du canal horizontal, et pour la poursuite du transport, il est prévu dans le canal horizontal, un dispositif de fluidisation qui présente plusieurs chambres d'air et par l'intermédiaire duquel est amené un gaz de fluidisation, le plus souvent de 20 l'air. Dans cet agencement connu du recyclage des substances solides vers la chambre de combustion, il s'avère être désavantageux que, suite au canal horizontal en porte-à25 faux sous le tube vertical, l'espace d'implantation ou l'espace occupé soit grand dans la zone du dit canal, et que le mode de construction ne puisse pas, en conséquence, être d'une réalisation compacte. Cela se traduit de manière négative sur l'agencement des 30 composants périphériques, tels que par exemple le transporteur ou convoyeur d'alimentation en charbon, qui doivent être disposés à une distance plus grande du déversement de charbon dans les conduites de recyclage. En outre, la fluidisation de ce canal horizontal 35 nécessite nettement plus d'air de fluidisation que dans le cas d'installations qui ne possèdent qu'une conduite de recyclage et ainsi pas de canal horizontal. Aussi, le but de la présente invention consiste-t-il à fournir un réacteur à lit fluidisé, qui comporte une 5 conduite de recyclage de substances solides compacte et assurant un gain de place, et au moyen de laquelle les substances solides recyclées peuvent être amenées et délivrées au lit fluidisé, de manière sensiblement uniformément répartie sur la largeur de la chambre de 10 combustion. Ce but est atteint selon l'invention, grâce à un réacteur à lit fluidisé du type de celui mentionné en introduction, et caractérisé en ce que la conduite 15 ascendante du barrage à gaz comporte à son extrémité supérieure et côté périphérie, deux ouvertures de sortie dirigées sensiblement en direction de la chambre de réacteur, et chaque ouverture de sortie est reliée à la chambre de réacteur par l'intermédiaire d'un dispositif 20 approprié. Grâce à la solution conforme à l'invention, on réalise un réacteur à lit fluidisé à circulation, qui présente les avantages suivants: - mode de construction compact, - agencement plus favorable des convoyeurs de charbon quant au déversement de charbon dans la conduite de recyclage, moins de consommation d'air de fluidisation, - répartition plus uniforme des cendres recyclées sur les deux conduites de recyclage. Selon une configuration avantageuse de l'invention, les deux ouvertures de sortie de la conduite ascendante du 35 barrage à gaz, sont disposées à une même hauteur et en formant un angle de 60 à 1800 l'une par rapport à l'autre. La disposition sur une même hauteur, permet d'obtenir une répartition uniforme des particules de substances solides vers les deux conduites. Selon une configuration particulièrement avantageuse de l'invention, que les deux ouvertures de sortie de la conduite ascendante du barrage à gaz, sont disposées à une même hauteur et en formant un angle de 900 l'une par rapport à l'autre. En-dehors de la répartition uniforme 10 des particules de substances solides, on obtient grâce à cela, une réalisation particulièrement compacte de l'invention. Il s'avère avantageux que les deux ouvertures de sortie 15 de la conduite ascendante du barrage à gaz, soient disposées symétriquement par rapport à l'axe longitudinal du dispositif de recyclage. En-dehors du mode de construction compact, cela permet également d'obtenir une solution de construction simple. 20 Une configuration avantageuse de l'invention prévoit que les dispositifs pour relier les ouvertures de sortie du barrage à gaz aux ouvertures d'entrée dans la chambre de réacteur comprennent essentiellement, à partir des 25 ouvertures de sortie, chacun respectivement une pièce de liaison inclinée vers le bas et disposée sous un angle de 30 à 900 par rapport à l'axe longitudinal du dispositif de recyclage, un élément de liaison se raccordant à la pièce de liaison et conduisant 30 verticalement vers le bas, et un élément de liaison qui s'y raccorde et est incliné vers le bas. Cette configuration permet d'obtenir une construction d'une fabrication simple et hautement fiable en fonctionnement de l'installation. Une autre configuration avantageuse de l'invention prévoit de disposer les pièces de liaison, après la conduite ascendante, symétriquement l'une par rapport à l'autre, pour obtenir ainsi une solution simple sur le plan de la construction et de l'exploitation. Par ailleurs, lesdits éléments de liaison sont disposés parallèlement à l'axe longitudinal de la chambre de réacteur, respectivement à l'axe longitudinal du dispositif de recyclage. L'ouverture d'entrée dans la chambre de réacteur est disposée dans la zone inférieure de la chambre de réacteur. Dans la suite, des exemples de réalisation de l'invention vont être explicités plus en détail au regard de montrent: la description et des dessins annexés, qui Fig. 1 Fig. 2 25 Fig. 3 Fig. 4 un réacteur à lit fluidisé représenté schématiquement, en coupe sur sa hauteur, un réacteur à lit fluidisé représenté schématiquement, en section transversale selon la coupe A-A de la figure 1, la vue de devant d'une partie de la conduite de recyclage, conformément à la vue selon B de la figure 2, la vue de côté d'une partie de la conduite de recyclage, conformément à la vue selon C de la figure 2, la section transversale d'une partie de la conduite de recyclage, conformément à la coupe D-D de la figure 4. Fig. 5 La figure 1 montre, selon une représentation schématique, un réacteur à lit fluidisé 1 à circulation, qui comprend une chambre de réacteur ou chambre de combustion 2. Le réacteur à lit fluidisé 1 peut être un réacteur de gazéification, un réacteur d'incinération ou de combustion, un générateur de vapeur ou bien un autre 5 réacteur ou dispositif analogue connu de l'homme de métier. Les gaz ou l'air primaire et secondaire sont amenés à la chambre de réacteur 2, à travers le fond et les parois latérales, au moyen de dispositifs qui ne sont pas montrés. Deux séparateurs à cyclone 5 sont en 10 liaison ou en communication, chacun par une ouverture 3, avec l'extrémité supérieure de la chambre de réacteur 2. Des canaux 4 relient les ouvertures de sortie 3 aux séparateurs à cyclone 5. Le gaz de fumées produit dans la chambre de réacteur 2 est dirigé, à travers les 15 ouvertures de sortie 3 et par les canaux 4, de la chambre de réacteur 2 dans les séparateurs à cyclone 5. Les canaux 4 sont ici disposés de manière à envoyer le gaz de fumées enrichi de substances solides, tangentiellement dans les séparateurs à cyclone 5. Les 20 séparateurs à cyclone 5 séparent le gaz de fumées chaud des particules de substances solides, qui parviennent, par gravité, dans la zone inférieure, conique, de la chambre de cyclone 6. La zone inférieure, conique, de la chambre 6 des deux séparateurs à cyclone 5, est reliée, pour chacune des chambres, à un tube vertical 7 par lequel les substances solides accumulées dans ladite zone conique, sont soutirées et amenées à un barrage à gaz 7, 8, 9 du type 30 à siphon. Le barrage à gaz 7, 8, 9 est ici formé par deux conduites sensiblement verticales, à savoir d'une part le tube vertical 7 et d'autre part la conduite ascendante 9, qui sont reliées par un canal horizontal 8 et qui communiquent mutuellement. L'axe longitudinal du 35 canal horizontal 8, qui correspond également à l'axe longitudinal 17 du dispositif de recyclage, est ici, selon une configuration avantageuse de l'invention, orienté parallèlement à l'axe longitudinal 16 de la chambre de réacteur 2. Il serait également tout à fait possible, si des mesures de construction l'exigent, de 5 disposer l'axe longitudinal 17 du dispositif de recyclage, de manière à ce qu'il forme un angle avec l'axe longitudinal 16 de la chambre de réacteur. Le barrage à gaz 7, 8, 9, dans lequel s'accumulent les substances solides jusqu'à hauteur du bord inférieur des 10 ouvertures de sortie 11 qui se trouvent à l'extrémité supérieure de la conduite ascendante 9 et sont disposées en périphérie, empêche les gaz de fumées de s'écouler malencontreusement hors de la chambre de réacteur 2, par l'intermédiaire de la conduite de recyclage de 15 substances solides, en direction des séparateurs à cyclone 5. L'extrémité axiale supérieure de la conduite ascendante 9, est de configuration étanche. Pour que les particules de substances solides à recycler 20 et s'accumulant dans le barrage à gaz 7, 8, 9 ne se compactent pas et ne se déposent pas dans ce dernier, du gaz ou de l'air de fluidisation est amené, au moyen d'un dispositif 10, sensiblement à partir du bas, au barrage à gaz, à savoir au canal horizontal 8. On empêche ainsi 25 un compactage des particules de substances solides, et l'on entretient et conserve le transport des substances solides en direction de la chambre de réacteur 2. Conformément aux figures 2 à 5, la conduite ascendante 9 30 est réalisée de manière à comporter à son extrémité supérieure, deux ouvertures de sortie 11 disposées en périphérie et se trouvant avantageusement à une même hauteur. Les ouvertures de sortie 11 sont ici disposées sensiblement en direction de la chambre de réacteur 2, 35 et, en se référant à l'axe longitudinal 17 du dispositif de recyclage, avantageusement de part et d'autre de celui-ci, sous un angle de 30 à 900, de manière particulièrement avantageuse sous un angle de 450, de sorte que les deux ouvertures de sortie 1 forment entre elles un angle de 60 à 1800, respectivement de 900. A 5 partir des ouvertures de sortie 11, dans le prolongement de l'angle de sortie, des pièces de liaison 12 inclinées vers le bas conduisent à des éléments de liaison 13 conduisant verticalement vers le bas et qui pour leur part, conduisent à des éléments de liaison 14 à nouveau 10 inclinés vers le bas. Les deux éléments de liaison 14 peuvent être disposés parallèlement l'un à l'autre ainsi que, selon une configuration avantageuse de l'invention, parallèlement à l'axe longitudinal 16 de la chambre de réacteur et également à l'axe longitudinal 17 du 15 dispositif de recyclage, et sont espacés l'un de l'autre. L'extrémité inférieure de chacun des éléments de liaison 14 débouche respectivement aux ouvertures d'entrée 15 de la chambre de réacteur 2, par lesquelles les particules de substances solides à recycler au moyen 20 de la conduite de recyclage, sont ramenées ou recyclées dans la chambre de réacteur 2. Les ouvertures d'entrée 15 sont disposées chacune à la même hauteur, dans la zone inférieure de la chambre de 25 réacteur 2, et les distances d'espacement des ouvertures d'entrée 15, relativement à la largeur de la chambre de réacteur 2, et ainsi également l'agencement des éléments de liaison 14, sont conçus de façon à ce que soit réalisée une répartition sensiblement homogène des 30 particules de substances solides recyclées dans la chambre de réacteur, sur le lit fluidisé. En-dehors des cendres ou des particules de substances solides recyclées, du combustible, qui est introduit dans la conduite de recyclage par l'intermédiaire d'une conduite 35 d'alimentation ou d'amenée 18, après le barrage à gaz du type à siphon, dans les éléments de liaison 13 et 14, est également réparti de manière uniforme dans la chambre de combustion 2. Grâce à la configuration conforme à l'invention, de la 5 conduite de recyclage, et grâce à la subdivision de la conduite de recyclage seulement dans la conduite ascendante 9, on obtient une configuration nettement plus compacte, parce qu'il n'est plus nécessaire de disposer d'un poste de répartition ou d'un canal de 10 répartition ou de distribution de grande largeur, en permettant ainsi de simplifier sensiblement le système de transport du combustible dans la conduite de recyclage, qui n'est pas représenté. Par ailleurs, il n'est pas nécessaire d'avoir un dispositif de 15 fluidisation 10 compliqué au niveau du canal horizontal 8, et la consommation d'air de fluidisation nécessaire est également sensiblement moindre que dans le cas de la configuration connue d'après un état de la technique, ce qui réduit la consommation d'énergie électrique pour le 20 compresseur de fluidisation. La figure 2 montre un réacteur à lit fluidisé 1 conforme à l'invention, comprenant deux séparateurs à cyclone 5. Suivant la configuration du réacteur 1, à savoir suivant 25 sa largeur, le réacteur 1 peut être équipé d'un ou bien également de plus de deux séparateurs à cyclone 5. REVENDICATIONS 1. Réacteur à lit fluidisé à circulation, notamment destiné à brler ou incinérer des combustibles, constitué par: une chambre de réacteur (2), au moins un dispositif d'extraction (4) pour extraire de la chambre de réacteur (2), un gaz de fumées avec les particules de substances solides entraînées, au moins un séparateur à cyclone (5), qui est relié au 10 dispositif d'extraction (4), pour séparer des particules de substances solides du gaz de fumées, au moins un dispositif pour recycler vers la chambre de réacteur (2) au moins une partie des particules de substances solides ayant été séparées par le séparateur 15 à cyclone (5), le dispositif de recyclage comprenant un barrage à gaz du type à siphon (7, 8, 9), un dispositif (10) pour fluidiser la partie séparée et un dispositif (12, 13, 14) pour relier le barrage à gaz (7, 8, 9) à la chambre 20 de réacteur (2), caractérisé en ce que la conduite ascendante (9) du barrage à gaz (7, 8, 9) comporte à son extrémité supérieure et côté périphérie, deux ouvertures de sortie (11) dirigées sensiblement en direction de la chambre de 25 réacteur (2), et chaque ouverture de sortie (11) est reliée à la chambre de réacteur (2) par l'intermédiaire d'un dispositif (12, 13, 14). 2. Réacteur à lit fluidisé à circulation selon la 30 revendication 1, caractérisé en ce que les deux ouvertures de sortie (11) sont disposées à une même hauteur et en formant un angle de 60 à 1800 l'une par rapport à l'autre. 3. Réacteur à lit fluidisé à circulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux ouvertures de sortie (11) sont disposées à une même hauteur et en formant un angle de 900 l'une par rapport à l'autre. 4. Réacteur à lit fluidisé à circulation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deux ouvertures de sortie (11) sont disposées symétriquement 10 par rapport à l'axe longitudinal (17) du dispositif de recyclage. 5. Réacteur à lit fluidisé à circulation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les 15 dispositifs pour relier les ouvertures de sortie (11) aux ouvertures d'entrée (15) dans la chambre de réacteur comprennent essentiellement, à partir des ouvertures de sortie (11), chacun respectivement une pièce de liaison (12) inclinée vers le bas et disposée sous un angle de 20 30 à 900 par rapport à l'axe longitudinal (17) du dispositif de recyclage, un élément de liaison (13) se raccordant à la pièce de liaison (12) et conduisant verticalement vers le bas, et un élément de liaison (14) qui s'y raccorde et est incliné vers le bas. 25 6. Réacteur à lit fluidisé à circulation selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pièces de liaison (12) sont disposées symétriquement l'une par rapport à l'autre. 7. Réacteur à lit fluidisé à circulation selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les éléments de liaison (14) sont disposés parallèlement à l'axe longitudinal (16) de la chambre de réacteur, 35 respectivement à l'axe longitudinal (17) du dispositif de recyclage. 8. Réacteur à lit fluidisé à circulation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ouverture d'entrée (15) dans la chambre de réacteur est disposée dans la zone inférieure de la chambre de réacteur (2).