Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
La présen~e invention concerne une installation
de chaudière à combustible solide.
En particulier, la présente invention concerne
une chaudière à combustible solide, et plus particulière-
ment une chaudière à charbon ou tou-t autre combustible
solide, schiste par exemple, ayant une teneur notablement
élevée en soufre.
On connaît déjà une chaudière à combustible
solide, notamment à charbon, comprenant un foyer à lit
fluidisé constitué par un support de fluidisation au-
dessus duquel est déversé le combustible, de l'air
primaire de combustion étant insufflé à travers ledit
support, et un corps de chaudière à parvis tubulaires
surmontant ledit foyer, une arrivée d'air secondaire
étant prévue dans ledit corps de chaudière.
L'élimination du soufre pose un problème délicat.
Cette élimination ne saurait être effectuée à proximité
du foyer en raison de la température elevée qui est
de l'ordre de 1200 C. On est alors amené à effectuer
la désulfuration des fumées froides à la sortie de la
chaudière. Il en résulte un certain nombre d'inconvé-
nients. D'une part, le volume gazeux à traiter est
considérable, d'autre part les conditions de température
à cet endroit ne sont plus favorables à une désulfuration
convenable, d'où la nécessité d'un réchauffage des fumées.
L'invention a surtout pour but d'éviter les
inconvénients susmentionnes.
Elle consiste essentiellement à appliquer la
technique des lits fluidisés à la gazéification du combus-
tible.
L'invention a plus précisément pour objet uneinstallation de chaudière à combustible solide comprenant
un foyer à lit fluidisé constitué par un support de
fluidisation au-dessus duquel est déverse le combustible,
de l'air primaire étant insufflé à travers ledit support,
-2- ~ ~0~8
et un corps de chaudière à parois tubulaires surmontant
ledit foyer dont il est solidaire, caractérisée en ce
que le oyer à lit fluidisé constitue un gazéificateur,
en ce que le corps de la chaudière est divisé en deux
parties superposées, respectivement inférieure et supé-
rieure, par une paroi transversale commune, et en ce
qu'il est prévu un circuit pour alimenter au moins un
brûleur aménagé à la base de la partie supérieure, en
gaz sortant de la partie inférieure, ledit brûleur étant
simultanément alimenté en air secondaire de combustion,
et ledit circuit comportant des moyens de dépoussiérage
et de désulfuration.
L'invention prévoit donc de combiner un
gazéificateur à une chaudière classique, à l'intérieur
d'un même corps de chauffe à parois tubulailres à deux
étages, les gaz produits par le gazéificateur étant,
après désulfuration, brûlés dans l'étage supérieur formant
chambre de combustion.
L'installation peut présenter en outre l'une
au moins des caractéristiques suivantes prises séparément ou
en combinaison l'une avec l'autre.
Le support de fluidisation peut être constitué
par une grille mécanique mobile assurant la distribution
de l'air de fluidisation et l'évacuation des mâchefers.
La paroi transversale peut être une paroi tubu-
laire formée par des plis des tubes verticaux du corps
de chaudière.
Le moyen de dépoussiérage peut être avantageu-
sement constitué par un cyclone apte à séparer du gaz
les envols du foyer, lesdits envols étant recyclés dans
ledit foyer.
Les moyens de desulfuration peuvent avantageu-
sement comprendre un poste d'injection d'un agent désul-
furant dans le circuit, en aval du cyclone de dépous-
siérage, une section de circuit d'une longueur suffisante
pour permettre d'assurer la reaction de désulfuration
du gaz, et un cyclone apte à séparer du gaz les résidus
de la réaction de désulfuration.
La section du circuit correspondant à la réaction
de désulfuration du gaz peut présenter la forme d'un U
renversé.
Un ventilateur peut être prévu pour alimenter
en air, d'une part le foyer à lit fluidisé, d'autre part
le brûleur.
Un réchauffeur d'air peut également être prévu
à la sortie du ventilateur, ledit réchauffeur d'air étant
paxcouru par les fumées évacuées par la chaudière.
En aval du réchauffeur d'air on peut prévoir
une tuyauterie de dérivation permettant d'injecter directe-
ment une partie de llair fourni par le ventilateur dans
la partie inférieure du corps de chaudière.
Les cyclones de dépoussiérage et de séparation
des résidus de désulfura-tion solidaire des colonnes d'ali-
mentation de la chaudière peuvent former avec celles-ci
un ensemble suspendu à la charpente de l'installation,
au même niveau que le corps de chaudière également suspendu
à ladite charpente.
Dans le cas où la partie inférieure du corps
de chaudière présente quatre sorties de gaz, les huit
cyclones peuvent être disposés autour dudit corps et
montés sur un support en forme de cadre entourant ledit
corps et fixé aux colonnes d'alimentation de la chaudière
avec lesquelles il forme un ensemble suspendu dans les
mêmes conditions que précédemment.
L'invention sera mieux comprise en se référant
à la description qui suit, faite en regard des dessins
annexés, concernant une forme particulière de réalisation
donnée à titre d'exemple non limitatif.
-3a- ~ 4~ 8
La figure 1 repré~ente schématiquement, en
coupe-élévation l'installation de la chaudierei
La figure 2 représen-te, de façon également
schématiqae, une vue de l'ensemble suspenùu;
.... .
La ~igure 3 est une coupe suivan-t la li.gne A-A de la ~i~u-
re 2 ;
La figure 4 représen~e, dans le cas particu]ier d'une instaJ.-
lation coln~)ortant qllatre sorties de gaz, une coupe du corpsde chaudière effectuée au niveau des dites sorties, et wle
vue de dessus des circuits ex'cérieurs au corp~ de chaudiere.
La figure 5 représentel vu en plan, le support des cyclone.s
d'une telle installation.
Sur la figure 1, on voit un foyer à lit flui.di~é surmontc
d'un corps de chaudière 1 à parois tubulaires~ Le corps 1
comporte deu~ parties superposées, respectivetnent inféricure
1 a et supérieure 1 b. Ces deux parties sont séparces par
une I)a*oi transversale co~mune 2. Ladite paroi est avanta--
geusel~ent constituée par dcs plis des tubes vertic&u~ du
corps de chaudière 1.
'Le foyer a lit fluidisé comporte essentiellement un support
de fluidisation 3 solidaire du corps de chaudière 1 au-dcs-
sus duquel vient se déverser le combustible, charbon par e~-
emple, par urle ~oulotte 4, et sous lequel vient souffler
l~air primaire de luidisation fourni par un verltilateur 5
puis réchauffé par Ull réchauffeur 6.
D'une façon particulièremcnt avantageuse, le support de flui-
disation 3 est constitué par une grille mécanigue mobile,
sensiblement inclinée, apte a assurer la distribution de
l~air et l~évacuatioll des mâchefers par la sortie 7.
Le gaz produit ~uitte le foyer à lit fluidisé à une tempera-
ture de l'orare de 1200. ll tra~erse la partie 1 a du corps
de chaudière pour en être évacué par la tuyauterie 87 sen-
sibleinent au-dessous ~e la paroi 2, à une tenpérature d'en-
~iron 900 particulieremerlt favorable à sa désulfuration.
La partie 1 a joue, à cet égard, le rôle d'une cha~bre de
refroidisserllcnt. La -tuycl~lteJie ~d amCJle le gaz cl un cylone
de dci)o~lssi~ra~e 9 apte a sép~rer clu gaz les envols du lit
f`luidise essentiellclncllt constitues par des imbr~les et des
cendres, ces dernière~ etc~nt no~malerllent évacuees avec les
mc~chefers. Ces envols se rassemblent a la p~rtie inféricu-
re du cyclone 9 d'où ils sont recycles dans le lit fluidi
sé par la tuyauterie 10. Le gaz depoussiérc est alors désul
furé. A cet effet, il est pré~u, au-dessus du cyclone 97
un poste d'injcction 11 d'un agent désulfurant de preférence
à base de C03Ca SOllS forme de dolomie, de calcaire ou de
craie par exemple. La réaction de désulfuration se produit
le lon~ de la tuyauterie 12 du ci~rcuit de gaz. Cette tuyau-
tcrie doit présenter une longueur suffisante pour assurer
une désulfuration aussi complète que possible. Elle présen-
te aVantAgeU~emellt la forme d'un U renversé dont la branchedescendante amène le ga~ à l'entréc du cyclone 13 qui assu-
re la séparation des résidus de la réaction de désulfuration :
CAS, CaO et c03ca en excès par exemple. Le gaz propre et dé-
sulfuré sort du cyclone 13 par la tuyauterie 14 qui l'amène
à un brûleur 15 aménagé à la ~ase de la partie supérieure
1 b du corps de chaudière. Le br&leur 15 est simultan~ment
alimenté en air secondaire de combustion par la tuyauterie
16 qui est branchée en i7 sur la tuyauterie 1~ dlalimenta-
tion en air pri~aire de fluidisation. La partie supérieure
1 b constit~e une chambre de combustion de chaudière clas-
sique. Les fumées sortant de cette chambre chauffent des
faisceaux surchauffeurs 19 et économiseurs 20 puis l'air
traversant le réchauffeur 6.
Une tuyauterie 21 branchée sur la tuyauterie 18 par exemple
en amont du point 17 permet, le cas échéant, d'amener direc-
tement une certaine guantité dlair dans la partie inferieure
1 a. Cela permet de modi~ier la qualltité d'air secondaire
admise au brûleur 15. Cette possibilité est particulièrement
avantageuse lorsque l'installation fonctionne à ~égime ré-
duit, pour réaliser une combustion secondaire partielle
dans la partie 1 b du corps de chaudière, ayant pour effet
de li~l1it~r l~ ~ai~1sc de temperclturo du gaz sor~ant de 1 b
et de 11e pas trop s'eloigner de la plase dè te~1pc-r~ture
favornble c~ ]a desulf1iration du ~a~..
I,es figures 2 et 3 i:Llustrent le montage de l'installation.
Pour des raisons de clarté on a simplement tracé le contour
de la chaudière 1 et on a supprimé les différents éléments
du circuit d'air.
La charpcnte de l'installation co~prend quatre poteau~ tels
que 22 a la partie supérieure desquels sont lnontées des
poutres horizontales, telles que 23, supportant d~s entre-
toises 2~1 auxquelles sont suspendus tous les éléments de la
chaudière (ballon, collecteurs, parois) ainsi que le support
25 des cyclones 9 et 13, par l'intern1édiaire des colonnes
d'alimentation, te]le.s ~ue 27, de la chaudière qui sont aw
nloins au nombre de deux.
Ces colonnes 27 sont alimentées en eau à leur partie supe-
rieurc par des tuyau-teries telles que 28 issuas du ballon
30 de la chaudière. Elles alimentent à leur tour la base de
la chaudière par l'intertnéc1iaire des tuyauteries 29. L1in-
térêt de ce mode de supportaSe provient du fait que, d'une
part les colonnes d'alimentation 27, parcourues par l'eau
de la chaudière, sont prati~ue~ent à la mêl~e température
que les tubes qui constituent les parois du corps 1 de la
chaudière, et que d'autre part, ces colonnes, suspendues à
un même support (entretoises 24) que la chaudière, se dila-
tent vers le bas de la même fac,on que celle-ci, les origines
des dilatations étant pratiquement SitUéeS dans le ~ême
plan horizontal.
Il en résulte que les cyclones conservent en toutes circons-
tances leur position relative vis-à-vis du corps de chau-
dière l, c'est-à-dire respectivement en facc de l'orifice
de sortie de la partie l a du corps et en face du brûleur l~.
7 ~049~8
Les fi$ures l~ et ~ concernen~, Ull mocle de réalisation p~rti-
cu~ier 5uivant ].eq-lcl la partie inrorieure 1 a du corp.~ de
chauclière présente quatre sort.ies de sa~. Cha~ue sortie de
ga~. est a]ors associee à un ci.rcui.t complet allant de ladi-
te sor-tie au ~)rûlcur correspondant. ~,es élément~ constitu-
tifs de chaque circuit COmprenllerlt une tuyauter.ie tel].e que
8, un cyclone de dépoussiérage tel que g, une tuyauterie
de désulfuration tolle que l2, un cyclone de séparation des
résidus de désu]furation tel que 13, une tuyauterie telle
que 1~l et UII brûleur tel q-le 15. Ces différents éléments
sont représentés sur les ~igures 4 et 5 affectés des indices
a, b, c et d. On voit que c~aque tuyauterie de sortie 8 c
par e~emple est reliée a Ull bruleur associé 15 c gui est
a~nénase sur la face adjacente de lcl paroi tubulaire cle la
chauclière et non sur la meme face. La fi gUI'C 5 illustre les
supportages des huit cyclones montés sur un cadre 26 ehtou-
rant le corps de chaudicre et suspendu comme ce dernier, à
l'ensemble des supports 24 par l'intermédiaire des colonnes
dtal~mentation 27 SU3 lesquelles il e~t accroché-
ZOBien que l'invention ait été decrite en reférence a une for-
me particullère de réalisation, il va de soi qu'elle ne
lui est en rien limitée et que des modifications pourront
l~i etre apportées sans sortir dc son domaine. On pourra
notamment remplacer l'un quelconque des moyens décrits par
un moyen techniquement équivalent. L'invention couvre donc,
outre l'e~e~ple décrit, ses différentes variantes de réa-
lisation.
