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La présente invention concerne un procédé et un dispositif
de réinjection de particules envolées dans une chaudi~re à combustible
solide du type dit "à projeteur avec grille rétro".
Une telle chaudière se caractérise par le fait qu'on l'a-
limente en combustible, par exemple du charbon d'une granulom.étriepouvant atteindre plusieurs dizaines de millimètres, ou encore du bois,
des ~corces, des bagasses, c'est-à-dire de la canne à sucre, ou d'autres
co~bustibles solides comparables, par des moyens disposés dans une
premi~re zone de la chaudière et qui projettent en continu une char~e
déterminée du combustible selon une trajectoire a~enant ce dernier
dans une deuxième zone de la chaudière, sur une grille anlmée d'un
mouvement de retour de cette deuxième zone vers la première ; une
ccmbustion s'amorce au cours de ladite trajectoire et se poursuit non
seulement pendant la fin de celle-ci mais également sur la grille,
où cette ccmbustion se termine de telle sorte que la grille ne ramène
que des mâchefers dans la pre~ère zone, où ces mâchefers sont évacués.
Si on les compare avec des chaudières d'autres types
connus, les chaudières de ce type présentent un certain nombre
d'avantages intéressants.
Par rapport aux chaudi~res à grille mécanique, dans les-
'quelles la cc~bustion s'effectue exclusivement sur la grille, elles
apportent des avantages liés au fait qu'une partie de la combustion
s'effectue pendant la trajectoire de projection du combustible, à
savoir d'une part une augmentation du taux de combustion avec pour
conséquence la possibilité de r~duire la surface de la grille, et
d'autre part une souplesse de fonctionnement accrue, permettant
d'admettre dans de meilleures conditions des variations de charge
rapides.
Par rapport aux chaudières à charbon pulvérisé, les
chaudières de ce type apportent l'avantage d'utiliser des char~ons
de granulcmétrie variée, et en particulier des charbons
d'une granulométrie bien sup~rieure, ce qui dispense
.
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.. . .. . . .
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~25Z35~
des mcyens de broyage, co~teux en in~e.stissement, en maintenance
et en conscnnttation d'énergie, lndlsociablement liés aux chaudières
charbon pulvérisé.
Cependant, le développement des chaudières à projeteur
et grilles rétro a été jusqu'~ présent lirnité, en raison d'un ren-
dement inférieur à celui des chaudières d'autres types, et plus
précisé~ent en raison d'un taux de particules ccmbustibles imbr~-
lées trop importa~tt.
En effet, l'alinentation en canbustible par p~ojec-
tion de celui-ci autorise l'env~l, avec les fumées dégagées par
la combustion, de particules de ccmbustible suffisamment légères
pour être ainsi entrainées mais néanmoins trop grosses pour ~r~ler com-
plètement au cours de la trajectoire de projection ; cet inconvénient
est sensi~le vis-à-vis des chaudières à grille fixe , où il n'y a
pas projection, et vis-à-vis des chaudieres a charbon pulvérisé,
~ui mettent en oeuvre un charbon de granulamétrie
suffisamment fine pour que le taux d'imbr~lés soit minime ; en
ccmparaison avec ces autres types de chaudieres, on constate lors
de l~utilisation des chaudières à projeteur et grille rétro une
augmentation de la proporticn de particules solides extraites
des fumées, avant évacuation à l'atmosphère, par des dépoussiereurs
appropriés, avec une teneur de ces paxticules en carbo~e plus
importante ; en d'autres termes, on constate une augmentation des
pertes par imbrGlés solides, en outre, l'évacuation des particules
solides extraites des fumées par les depoussiereurs peut presenter des
difficultés en raison de leur abondance.
Pour remé.~ier à ces inconvénients des chaudières à
projeteur et grille rétro, on a proposé de réinjecter dans la
chaudière une partie des particules solides envolées avec les
fumées, après les avoir captées en sortie de chau~ière au moyen
des dépoussiéreurs ou séparateurs utilisés pour épurer ces fumees
avant leur rejet à l'atmosphere.
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S23S~;
En pratique, de tels dépoussiéreurs ou séparateurs
étant habituellement pr~vus en série, pour extraire des fu.~ees
d'abord les particules les plus grosses puis des particules dP plus
en plus fines, on a jusqu'à présent reinjecté ainsi les particules
les plus grossières séparées en premier, mais on n'est jusqu'à
présent p s parvenu à réinjecter éaalement les particules plus
fines, particulièrement difficiles à faire brûler avant qu'elles
ne s'envolent à nouveau, emportées F~r les funées, et à empêcher
de s'envoler lorsqu'elles ont éventuellement bru~lé ; en d'autres
termes, on s'est jusqu'à présent limite â une réinjection des
particules les plus grosses dans la ~,esure où il existait un
risque important que la réinjection des particules plus fines se
traduise par un nouvel envoi immédiat, avec ou sans co~bustion,
conjointement avec les plus ~ines des particules de la charge in-
troduite par le projecteur, avec pour resultat un bourrage rapidede l'installation.
Le but de la presente invention est d'éliminer un tel
risque, pour Fe~nettre une réinjection totale des particules solides
prélevées par les différents depoussiéreurs ou sépara~eurs suc oessifs,
y canpris les particules les plus fines séparées immédiatement avant
rejet des fumées à l'atmosphère.
A cet effet, le procedé selon I'invention, consistant
de façon connue à prélever dans la chaudière à projeteur et griIle
rétro les fumees dégagees par la co¢bustion, entra~nant des partiG~-
les solides, à les acheminer ensuite successivement dans des moyensde separation des particules les plus grosses et dans des m~yens
de séparation des p~rticules plus fines, et à évacuer les fumees
après cette séparation tandis que l'on reinjecte dans la chaudière,
des particules separees, se caracterise en ce que l'on reinjecte
dans la chaudière la totalité des parti~uIes~séparées,
~,
- :
i
~LZ~ ~3~
- de façon ~ventuellement connue en ce qui concerne
les particules les plus grosses et,
- en ce qui conoerne les particules les plus finesl
fournies par les moyens de séparation correspondantsselon un débit
S irrégulier, au moyen des opérations consistant à :
a)transformer oe debit irrégulier en un débit continu de parti-
cules, au moins a~proxLma~ivement proportionnel a la charge de la cnaudiere,
~) introduire Pn continu ce débit continu de particules
dans un débit continu d'air de t~ansport,
c) au moyen de oe debit d'air, acheminer ces particules
en continu jusqu'à proximité de la deuxieme zone de la chaudiere
et les injecter dans cette zone, dans une partie de l~dite trajec-
toire proche de la grille.
En reinjectant ainsi les particules fines dans la tra-
jectoire de projection du combustible, c'est-à-dire précisément la
ou les particules les plus fines de oe lui-ci br~ulent, on facilite .
l'inflammation des particules ainsi réinjectees et, en choisissant ~ :
comme partie de la trajectoire dans laquelle on pratique cette
réinjeotion la partie de cette trajectoire la plus proche de la
g.rille, on facilite un entra~~nemant des particules réinjectées vers
cette derniere, sur laquelle oe s dernieres se déposent p2r consé~
quent apres combustion ; oe dépot a lieu dans la zone d'intersectlon :
de la grille avec la trajectoire de projecticn du combustible ;
or, oe tte zone constitue précisément la zone la plus chaude de la
grille, ce qui favorise un fritt~ge des articules réinjectées ayant
ainsi brûlé~ , c'est-a-dire la formation de mâchefers d~nt on ne
doit plus craindre l'envol~. et que l'on évacue avec les autres
mâchefers lorsqu'ils paxvle~nent dans la première zone de la
chaudiere, sous l'effet du mouvement de la griile.
On:remarquera:qùe le debit, en
particules fines, des moyens de séparation correspondan~ peut éven-
D
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.. " ~ ~ "
.
.~ . .... -
.
-
tuellement être très irrégulier, par ex3mple lors d'un decolmatageaccidentel ou volontaire de ces derniers, ou par répercussian,après un
oe rtain te~Ds, d'une variaticn i~portante dans la charge de la chaudière,
et que, cependant, la transfonmation de ce debit irregulier en un débit
continu, au m~o.ins approxImativer~ent proportionnel a la charge de la
chaudière, pe~net de ne pas perturber par la reinjection la combus-
tion dans cette chaudière, c'est-à-dire de reinjecter à toutes
les valeurs de charge sans irregularite de chauffe, quelles q~e
soient les perturbations qui peuvent affecter le débit instantané
des moyens de séparation des particules fines.
Naturellement, le debit d'air de transport doit être
tel que cet air ne perturbe pas non plus la combustion à l'interieur
de la chaudière, et notamrnent qu'il ne perturbe pas la combustion
des particules réinjectees ainsi transportees ; compte tenu de la
teneur élevée de ces particules en carbone et de leur teneur à
peu près nulle en matière volatile, il convient que la ccncentra-
tion des particules fines reinjectees par rapport à l'air qui les
transporte soit suffisamment elevee, et l'on a obtenu de bons
résultats avec un rapport du débit massique de particules fines au
debit massiq~e d'air de transport de ces dernières compris entre
1 et 10 environ, ces chiffres étant donnés à titre d'exemple non
limitatif.
En outre, le débit volumlque de l'air de transport est avan-
tageusernent sensiblement constant, bien que réglable, seul le debit des
2~ particules fines dans cet air variant, afin d'assurer une vitesse
d'injection régulière.
Ainsi, le procéde selon l'invention permet de réinjecter
la totalité des particules solides prélevées des fumées a~ant éva-
cuation de ces dernières ~ l'abT,osphère, et de bru~ler la part
combustible de ces particules dans les meilleures conditions, ce
qui penmet de réaliser des économies sensibles de ccmbustible sans
i ~ .
' : . ,
' ~ :
~L~S~.3S6
d'ailleurs qu'il en r~sult~ une ccTpllcation des ins~allations ;
il en résulte une utllisation optimale du combustible, en tout
point oompara~le a celle que prDcure une chaudière a charbcn
pulv~ris~ , sans qu'il s~it necessaire de prevoir
de broyeur, inconvénient particulièrement sensib].e de telles
chaudières.
On nemarque en outre que la r~injection tvtale permet
de n'extraire de déchets, en pratique les m~chefers, q~e dans une
zone um que et sous une forme peu enoombrante et facile a retraiter.
Pour la mise en oe uvre de ce procéde, la présente
in~ention propose par ailleurs un dispositif comportant :
- des moyens de prelèvement de fu~ dans la chaudièxe,
des mLyens d'évacuation de fumé~6,
- des premiers moyens de séparation de palticules, '
- des seconds m~ye~s de separaticn de particules,
- des moyens c'acheminement de fum~des moyers de
preleve~ent aux premiers mo~ens de separation, des premiers moyens
de separation aux seconds ~o~ens de séparation, des seconds moy~ns
~e séparation aux moyens d'évacuation de fumées, ,~
- des moyens de prélèvement de particules dans les
premiers moyens de séparatian, et de réin~2ction de telles parti-
cules dans la chaudière,
- des mDyens de prelevement de particules d~ns les
seconds ~ yens de separation,
ce dispositif étant ~aractérise en ce q~e les m~ye~s
de prélèvement de particules dans les seconds moyens de séparation
ocm2ortent :
a) une capacité tampon ,
b) des moyens ce déversement de particules des seconds
movens de séparation dans la capacité tampon, interdisant une co~mu-
;
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.
~2~;2;3~
nication directe entre ces derniers,
c) des moyens de pr~lèvement continu de particules
dans la capacité tampon, selon un débit réglable,
d) des movens pour asservir à la charge de la chaudi~re
le débit des moyens de prelèvement continu de particules dans
la capacité tampon,
et en ce qu'il est prévu :
- une source d'air sous pression,
- des moyens d'injection disposés à proximité de la
deuxième zone de la chaudière et débouchant vers une partie de
ladite trajectoire proche de la grille, d3ns cette deuxième zone,
- un~ conduite de transport pneumatique reliant la
source d'air sous pression aux moyens d'injec~ion, les moyens de
prélèvement continu de particules dans la capacité tampon débou-
chant dans ladite conduite.
Dans un mode de réalisation avant~geux du dispositif,on réalise par transport pneumatique la liaison entre, d'une part,
les moyens de déversement de particules des seconds moyens de sépa-
ration dans la capacité t~mpon et, d'autre part, cette dernière, ce
qui permet de la dissocier de ces moyens de déversement et en parti-
culier de la juxtaposer à ces derniers, c'est-à-dire de ne pas la
placer immédiatement en dessous ; ~ cet effetj le dispositlf
ccmporte une deuxième source d'air sous pression, une deuxi~me
conduite de transport pneumatique reliant cette deuxième
-
: -,
~ .
~ :~5;i~5~
source à la capac.té tampon, les m~yens de déversement de particules
des seconds mDyens de sé~aration dans la capacité tampon débouchant
dans cette deuxième conduite en interdisant une ccmmunication
directe entre cette ~ernière et les seconds moyens de séparation.
S Avantageusement, il peut alors être prévu que la source
d'~;r sous pression citée en premier, dest.Lnée à alimenter la con-
duite de transFort pneumatique conduisant des moyens de prélèv~ment
continu de particules dans la capacite tampon au moyen d'injection
dans la chaudière, soit constituée par une partie supérieure de
la capacité tampon ; en d'autres termes, on utilise alors un meme
air de transport pour ach~miner successivement vers la capacité
tampon les particules issues des moyens de déversement, puis vers
la chaudière des particules issues de la capacité tampon.
En outre, lorsque les seconds moyens de séparation
comportent une pluralité de séparateurs raccordés en série et/ou
en parallèle, entre les premiers moyens de séparation et les moyens
d'évacuation de fumées, par les moyens d'acheminement de fum~es,
il est alors possible de prévoir un déversement de l'ensemble de
ces séparateurs dans une capacité tampon unique sans pour autant
etre obligé de communiquer à cette dernière des dimensions en plan
correspondant à celles ~e l'ense~ble des seconds m~yens de sépara-
tion ainsi constitués ; le dispositiE selon la présente invention
se caractérise alors en ce qu'il est prévu des moyens de déverse~
ment de particules de c~dcun des séparateurs dans la capacité
~5 tan~on unique, ces moyens de déversement d~bouchant dans ladite
de~LYi~n~ conduite, qui est commune, en interdisant une co~munication
directe entre cette conduite et les séparateurs.
Cette solution est avantageuse non seulement en termes
d'enccn~rement, mais éaalement en termes de simplification des
moyens utilisés pour la régulation du ~onctionnement, du simple fait
du caractère unique de la capacit~ tampon.
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Cependant, lorsque les seconds moyens de séparation
oomportent une pluralité de séparateurs raccordés en série et/ou
en parall~le, entre les premiers moyens de séparation et les moyens
d'évacuation de fumée, par les moyens d'acheminement de fu~ee, on
peut également prévoir que les moyens de pr~l~vement de particules
dans les seconds moyens de séparation comportent :
a) une pluralit~ de capacités tampons dont chacune est
associée à au m~ins un séparateur,
b) des moyens de déversement de particules de ce sépa-
rateur dans la capacité tampon associée, interdisant une communi-
cation directe entre ces derniers,
c~ des moyens de prélèvement continu de particules
dans chaque capacité tampon, selon un débit réglable,
d) des moyens pour asservir ~ la charge de la chau-
dière le débit de chacun des moyens de prélèvement continu de par-
ticules dans une capa~cité tampon,
et que les moyens de prél~vement continu de particules
dans différentes capacités tampons débouch~ nt dans la conduite de
transport pneumatique pr~citée, qui est ccmmune.
On est ainsi assuré d'effectuer dans chaque capacité
tampon des prélèvements à la fois réguliers et adaptés à la
pr du dépoussiéreur ~ssocié en particules.
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Avaniageusement, les moyens pour asservir le débitdes moyens de prélèvement continu de particules dans la ou chaque
ca~acité tampon à la charge de la chaudière cc~portent des m3yens
pour asservir ce débit au maintien d'un ~iveau moyen de particules
S dans cette capacité tampon, ce qui permet dlabsorber pro~ressi.ve-
ment, sans perturber la réinjection et la ccn~bustion des particules
dans la chaudière, d'éventuelles variations brusques de la charge
de particules reçue par la ca~acit~ tampon du fait de la répercus-
si~n, avec retard, dlune variations brusque de la charge de la
chaudi~re, ou encore dlun décolmatage des seconds moyens de sépa-
ration et plus précise~ent, lorsque ces derniers comportent plusieurs
d~poussi~reurs, dlun décolmatage de llun de ces dépoussiéreurs ou
de plusieurs dlentre eux.
D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon
l'invention et du dispositif proposé pour cette mise en oeuvre
ressortiront de la description ci-dessous relative à des exemples
non limitatifs, ainsi que des dessins annexés qui font partie
intégrante de cette description. .
- La figure 1 montre le sch~ma d'une chaudière à proje-
teur et grille rétro, équip~e d'un dispositif de réinjection mettant
en oeuvre le prccédé selon l'invention. ~ :
- La figure 2 montre le sch~ma d'une chaudière ~
projeteur et grille rétro, équipée d'une variante du dispositif
de r~injection selon 1'1nvention.
- Les figures 3 et 4 illustrent deux varlantes de
branchement des seconds m~yens de séparation, dans le cadre de : :
cette variante du dispositif.
,,
- . . . . .
- : ~ . . :
.
3~6
On s r~fèrera en pr~mier lieu 3 la figure 1, o~ l'on
a désign~ par 1 une chaudi~re à charbon, pr~sentant int~rieurerent
un foyer 2 delimut~ vers le kas par une grille approximativement
horizontale 3 oonstitu~e par un transporteur sans fm
4 traver:sant de part en part la chaudière 1, appro~L~ativement
horizontalement, et contDurnant respecti~ement de part et d'autre
de celle-ci des ~yens de d~viation 5, 6 qui définissent n~tamment
dans le transporteur 4 un brin superieur 7, app ~ ativement
horizontal, dont une zone interm~diaire entre les ~ ~s de contour-
nenx nt 5 et 6 oonstitue la grille 3 ; des movens moteurs, nonrepresentes, animent le transporteur 4 d'un mouve~ent tel que son
brin superieur 7, c'est-à-dire la grille 3, aco3mpl;ss~
un mouv~e~E~nt de translation approximativement horizontal 8.
Au-dessus d'une zone aval 9 de la grille 3, en reference
au sens 8, debouchent dans le foyer 2 des moyens l0 d'alimen~tion
en ch3rbon, comportant un~ tremie de stockage:ll exterieure à la
chaudière l et debouchant vers le bas au-dessus d'un transporteur
sans fin 12 egale~E~nt exterieur à l~ chal~;ère l, le~uel presente
un brin superieur 13 approxImativement horizontal re oe vant le chaxbcn
14 de la tremie de stockage ll, et des moyens moteilrs 16 anl~ant
le transporteur sans fin 12 d'un n~vement tel que son brin superieur
13 se deplace dans le sens lS d'un rapprochement vqs-à-vis de la
chaudière l~ pour vehiculer le chaLbon 14 jusgu'au~dessus d'un
disp:sitif projeteur 17 dispose au~dessus de la zone aval 9 de la
25 grille 3 et comportant des palettes 18 qu'un moteur non représent~ :
anime d'un mouvement de rotation autour d'un axe horizontal et un
guid2 peripherique l9 fixe ; ainsi le charbon amene par le
brin superieur 13 du transporteur 12 jusqu'a F~cxin~te de la
chaudière 1 tombe sur le dispositif l7 et cel.ul-ci projet~e ce
.~ .
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charbon à l'intérieur du foyer 2, selon une trajectoire 20 coupant
la grille 3 dans une zone 21 qui constitue sa zone amont en référence
au sens 8 ; en d'autres termes, le charbon introduit par le dispositif
projeteur 17 traverse le foyer 2 de part en part, pour se dépo er
sur la grille 3 dans la zone du foyer opposée à la zone de son intro-
duction dans ce dernier ; le débit v~lumique d'alimentation en
charbon 14 issu de la trémie 11 est réglé par réglage de la vitesse
de déplacement du brin supérieur 13 du transporteur 12 d3ns le sens
15, c'est-à-dire par réglage de la vitesse de sortie du moteux 16,
les palettes 18 ~tant entra~nées ~ la rokation autour de leur axe
horizontal à une vitesse choisie quant à elle en fonction de la
trajectoire 20 à accomplir, telle qu'elle a été définie ci-dessus.
Une combustion du charbon ainsi intxcduit dans le foyer
2 commence pendant le franchissement de l~ trajectoire 20 et se
poursuit sur la grille 3, facilitée par une injection d'air primaire
dans le foyer 2 via une gaine 22 débouchant à l'intérieur de oe lui-
ci sous le brir supérieur 7 du transporteur 4, c'est-à-dire sous la
qrille 3, et pYr une injection d'air secondaire par des buses telles
que 23, 24 débcuchart dans le foyer 2, dans les faces 108, 109 de
la chaudière corresponlant respectivement aux zones amont 21 et aval
9 de la grille 3, à un niveau intexmediaire entre celui de la orille
3 et celui du dispositif projeteur 17 ainsi que, de pxéférence, à
un niveau su~erieur ~ celui du dispositif projeteur 17, et voisin de
ce niveau.
La vitesse de déplacement de la grille 3 dans le sens 8
est établie de telle sorte que le charbon déposé sur cette grille
dans la zone amont 21 de celle-ci soit réduit à l'~tat de mâchefer
~ son arrivée dans la zone aval 9, ce mâchefer étant évdcué par
gravité au contournement, pax le transporteur 4, des moyens dévia-
teurs 6 placés en aval si l'on se réfère au sens 8, comme on l'a
schématisé en 25. '!
La combustion du charbon lors du: franchissement de la
trajectoire 20 et sur la grille 3 provoque un dégagement 26 de
fum~es que des parois 27 de la chaudière, délimitant le foyer 2
latéralement et vers le haut, guident en totalité vers un condult
_,
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.. . . ~ :
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28 apprQXimativement horizontal, en leur faisant traverser un
évaporateur 29 comprenant un réseau de tubes verticaux reliant un
ballon inférieur 30 ~ un ballon supérieur 31 pour vaporiser un
liquide emplissant totalement le ballon inférieur 30 et le réseau
S de tubes, et pHrtiellement le ballon sup~rieur 31 ; ce dernier est
relié au-dessus du ni~eau du liquide à un collecteur 32 de sortie de
vapeur de la chaudière, par l'intermediaire d'un surchauffeur 34
placé sur le passage obligé des fum~es, et en dessous du niveau du
liquide à un collecteur 3i d'entrée d'eau aans la chaudière, par
l'interm~diaire d'un ~changeur économiseur 3S ~galement placé
sur le passage obligé des fumees.
La vitesse de sortie du moteur 16 est asser~ie au débit
de vapeur ~ produire pour satisfaire aux besoins de l'utilisateur,
ou charge de la chau~ière.
15 . ~es *a~i~res d~ oe ~pe ~t bien ~n;n~s de l'hc~re
du métier, qui aQnnait le ~e de r~alisatlon pr~tique des di~f~-
rents ~l~nE~nts qui viennent d'~tre ~ ts.
Ie oonduit 28 a ~ e suooessi~ement les fum~es E~le-
~es dans la chaudi~re I ~ des ~ ers ~Dyens de s~aration 36
~0 destin~s ~ en separer les partlcules les plus grcsses, puis ~ ~es
seoonds mc~el~ de s~paration 43 destin~s ~ ~ les Farticules
plus fines avant acheninsment ~c ~um~es ainsi dep~ussi~r~es vers
des mcyens d'~vacuation ~ l'at~D6Fh~re, sch~matis~s en 44.
Les ~ ~oxens de ~paration 36 pe ~ t ~tre oons-
titu~s par tout dispositif oonnu, apte ~ r ~ un d~ rayeglossier ; ils peuYent ~tre cons~itU~s par exe~ple par un ~p3us-
d'un separateur ~lectrDstatique.
Cbm~e il est d~j~ oo~nu e~ ~oi, des ~oyens ~ont Fr~vus
pour pr~lever d2ns ces pr~m$ers ~ryens de s~paration 36 lespaxt~cules ~ per oes db m lers et les r~injecter dbns ~a
d~udi~R l; d~ l'~ple de mise e~ oeuvr~ p~f~ ~llus~
o~ 1 c~ a ln~i~ ca~ seul d~ tA ~ 1 des p~e~ '
rati~ 3& u~e t~e lnf~r~ 37, aes m~ens de p~l~t et
.
~' 1
~ ,.. . .
. ,. ~
- .
.
:
~;~5~3~
14
de réinjection oomportent une conduite verticale 38, mLnie de deux
vannes juxtaposées 39, 40 et dans laquelle la trémie 37 dkbou~he
vers le bas, cette conduite 38 deb~/~hant elle-me~me vers le bas
dans une 20ne intermédiaire d'une conduite horizontale 84 de
transport pneumatique joignant une source d'air sous pression 42
au foyer 2 de la chaudière l, dans laquelle cette conduite 84 dé-
bouche approximativement hori~ont~lement, camme il est indiqué en
41, au-dessus de la zane amont 21 de la grille 3, à un niveau
correspa~ t appr~xLmativem~nt fi celui du proje teur 17 ou à un
niveau inférieur, de telle sorte que les particules ~;n.~i reinjec-
tees en 41 fi l'intérieur de la chaudiere l soient prises en charge
par le charbon projeté selon la trajectoire 20 par le projeteur 17,
et suivent ensuite cette trajectoire avec le chaxbcn ainsi pr~jeté.
Les paramètres de cette reinjection des particules les
plus grosses separees des f~mees dans les moyens 36 peuvent etre
aisement determQnes par l'homme du metier ; on pourrait d'ailleurs
choisir d'autres mcdes, dejà connus, de reintroductian de telles
particules dans le ~oyer, comme p~r exemple une reintrcduction par
le projebeur 17lccmpte tenu de la granulometrie des particules
ainsi reinjectées en 41, la combustion de ces particules~sans réen-
vol, coniointement avec Ie charbon introduit selon la trajectoire
20 par le projeteur 17, ne p~se pas les problèmes particuliers;signa-
lés plus haut, liés à la réinjection de particules de granulometrie
plus fine, et que l'on résout oanfonmement à la présen~e invention.
On remarqu~ra que la totalité des particules les plus
grosses sépar~es des fum~es par les premlers moyens de séparation 36
est ainsi réinjectee en 41 dans le fo~ver 2 ; les moyens permettant
de reinjecter ~galement la totalite des particules plus fines sepa-
rees ensuite, dans les seconds nlyens de separation 43 auxquels
le conduit 28 achemine les fumees apres qu'elles se soient d~barras-
sees des particules Ies plus grosses dans les premiers moyens de
separation 36 et avant d'etre evacuees ~ l'atmosphère par les moyens
44, vont à present être decrits.
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S~35;~
A titre d'exemple non limitatif, on a illustré le cas o~
les seconds moyens de séparation 43 sant constitu~s par trois
séparateurs 45~ 46, 47, que la fumée parcourt sucoe ssivement dans
oe t ordre, en série, en y perdant des particules respectivement
de plus en ~lus fines recueillies dans une trémie inf~rieure respec-
tive 48, 49, 50 de oe s séparateurs 45, 46, 47 ; ces séparateurs
peuvent être soit des champs d'un même dépoussiéreur électrostatique,
soit des dépoussiéreurs d'un type différent.
Chacune de ces trémies 48, 99, 50 débouche vers le bas
sur une vanne respective 51, 52, 53 susceptible de la fermer d
façQn étanche au gaz ou de l'ouvrir pour permettre la descente, par
gravité,des particules solides recueillies
Sous chacune des vannes 51, 52, 53 est disposée une
trémie intermédiaire respective 54, 55, 56, étanche, présentant un
volune intérieur tel qu'3 chaque ou erture de la vanne associée 51,
52, 53, elle puisse recevoir la totalité de la charge de particules
solides de la trémie inférieure 48, 49,-~50 du séparateur associé
45, 46, 47.
A oe t effet, en service, une ouverture puis fermeture
de chaque vanne 51, 52, 53, normalement fermée, pour vider la
trémie inférieure 48, 49, 50 du séparateur correspondant est effec-
tuée soit lorsque cette dernière contient ~ volume prédétermlné de
particules, en fonction duquel est choisi le volume de la tiémie
intermediaire associée 54, 55, 56, soit~cycliquement avec une pério-
dicité choisie de telle sorte que le volume de particules dans cette
trémie inférieure de séparateur ne dépasse jamais ce volume
prédétermuné.
Chacune des trémies interm~diaires 54, 55, 56 débouche
vers le bas sur une vanne 57, 58, 59 en tout point semblable aux
vannes 51, 52, 53.
A l'intérieur de chacune des trémies intermédiaires 54,
55, 56, en bas de la partie inf~rieure de celle-ci, débouche une
conduite respective 100, 101, 102 branchée en dérivation sur une
:
~2523S6
16
conduite 97 qui sera décrite plus loin, et qui véhicule un air sous pres-
sion fourni par un surpresseur volumétrique 98 ; chacune de ces conduites
100, lQl, 102 permet d'injecter dans la trémie intermédiaire associée
54, 55, 56, un air de fluidisation des particules dans celle-ci,
le débit de oe t air pouvant être réglé individuellement Fa~- une
vanne a~propriée 103 de la cQnduite 100, 104 de la conduite 101,
105 de la conduite 102.
Les particules sont ainsi maintenues, dans chacune des
trémies intermédiaires 54, 55, 56 dans un état de fluidité tel
qu'elles puissent ais~ment s'écculer vers le bas hors de celle-ci
lorsque la vanne 57, 58, 59 est ouverte.
~ ers le bas, chaaue vanne 57, 58, 59 débouche sur une
oonduite verticale respective d'évacuation par gravité 94, 95, 96
et les différentes conduites 94, 95, 96 débouchent elles-me~mes vers
le b2s dans la conduite 97 é~qu~e plus haut, approxlmativement
horizontale, dans des emplacements r~partis le'long de celle-ci en
aval de la zone d'où en dérivent les conduites 100, 101, 102 d'air
de fluidisation si l'on se réfère a un sens;99 de circulation del'air
dans cette conduite 97, imposé par le sur~resseur volumétrique 98 ; un
diaphragme 106 est interposé dans la conduite 97 entre le débouché
des difrérentes conduites 94, 95, 96 et l'embouchure des conduites
100, 101, 102 pour provoquer un passage d'air dans ces dernières.
De oe fait, l'air v&iculé par la conduite 97 selon undébit
ré~lé ~-ar réalaae du surpresseur volumétrioue 98 peut pre~dre en charae
suc oe ssivement les particules prélevées dans la trémie intermédiaire
56 lorsoue la vanne 59 est ouverte, et qui tombent via la conduite
96, les particules prélevée~ dans la trémie interm~diaire 55 lorsque
la va~e 58 est ouverte, et qui tombent via la conduite 95, et les
particules prélevées dans la trémie intermediaire 54 lorsque la
vanne 57 est ouverte, et qui tcmbent via la conduite 94 ; on remar-
quera que cet ordre, choisi à titre d'exe~mple, n'est pas caractéris-
tique de l'invention et n'est ~e ce fait pas limitatif de oe lle-ci~
En aval du raccordement de l'ensemble des oonduites 94,
95, 96 si l'on se réfère au sens 99, l'air circulant dans la conduite
'
" ~ :
: ~,
97 véhicule dans ce sens 99 l'ensemble des p~articules ainsi reçues
jusqu'~ la paltie sup~rieure 107 d'une capacité tam~on unique 60,
~tanche, délimitant un v~lu~e intérieur supérieur ~ la somme des
volumes respectifs des trémies intermédiaires 54, 55, 56 de telle
sorte qu'elle puisse contenir en permanen oe un volume de particules
largement supérieur au volume qui peut parvenir aux trémies inter-
médiaires 54, 55, 56 lorsque les vannes 51, 52, 53 de liaiso~ de
oe lles-ci avec les sép ~ ateurs respectivement associés 45, 46, 47
sont ouvertes ; en outre, le v~lume et la forme de la capacité tampon
60 sont tels que, lorsque celle-ci reçoit, via la conduite de
transport pneumatique 97, des trémies interme'diaires 54, SS, 56 une
charge de p~rticules solides par ouverture des vannes 57, 58, 59, il
s'ensuive dans la capacite tampon une faible variation du niveau de
la charge de particules solides dans oe lle-ci.
Les dispositions pratiques susoe pti~les d'etre ad.optées à
oe t effet peuvent varier dans une grande mesure, et seront choisies
par l'hcmme du métier sans que l'on sorte pour autant du cadre de
la présente invention.
Par exemple, la capacité tampon 60 présente une partie in-
férieure en forme de tr~mie, se rétrécissant progressivement vers le
bas, et une partie supérieure 107 ~e section constante-dans un plan hori-
zontal, la partie inferieure étant destinée à être remplie en per-
manence de particules sur la totalité de sa hauteur, ainsi que la
partie supérieure 107 sur une ~art de sa hauteur.
A la capacité tampon 60, est ainsi associé un niveau supé-
rieur moyen 63 de sa charoe en particules ; un capteur de niveau 91,
associé à la capacité tampon 60, permet de détecter et soit de quant -
fierr soit de comparer à un seuil prédéterminé ou à plusieurs seuils
prédéterminés, les différences éventuelles entre le niveau reel de
particules dans la capacité tampon et le niveau moyen prédéterminé
63, correspondant à cette capacité tampon ; de tels capteurs sont
connus de l'hcmme du métier.
Chaque trémie inten~édiaire 54, 55, 56 constitue un sas
. ~..
_ ...
.: ,
,
~2~ Ç5~
~ermettant le passage des particules de la trémie inf~rieure 48, 49,
53 du séparateur respectivement associ~ 45, 46, 47 ~ la capacité
tampon 60, via la conduite 97, tout en interdisant une co~munication
cirecte, avec possibilité de passage de gaz, entre le volume int~-
S rieur de oe tte capacité tampon et les s~parateurs 45, 46, 47 ; à oe teffet, en servioe, chacune des vannes 51, 52, 53 n'est ouverte qu'à
la condition qu~ la vanne 57, 58, 59 associée à la ~me trémie inter-
mediai.-e 54, 55, 56 soit fermée, et chacune de oe s vannes 57, 58, 59
n'est ouverte qu'à la condition que la vanne 51, 52, 53 associée à
la même trémie Lnterm~diaire 54, 55, 56 soit fermée ; en pratique,
une ouverture puis fermeture de chaoue vanne 57, 58, 59, normalement
fermée, pour vider la trémie intermédiaire associée 54, 55, 56 in-
tervient après chaque ouverture~fermeture de la vanne 51, 52, 53
correspondante.
D'autres moyens pourraient naturellen~lt être choisis
pour autoriser le passage des particules .solides recueillies par
l'un des séparateurs 45, 46, 47 à la capacité tampon 60, mais le
choix de tels sas a permis d'obtenir toute satisfaction dans les
conditions de fonctionnement du dispositif, c'est-~-dire ccmpte
tenu de ce que les particules solides considérées se présentent
à l'état pulvérulent.
A l'intérieur de la capacité tampon 60, en bas de la
partie m férieure de oe lle-ci, débouche une conduite 85 qui
permet d'injecter dans la capacité tampon 60 un air de fluidisation
des particules dans oe lle-ci, le débit de cet air pouvant etre
réglé par une vanne appropriée 88 de la conduite 85 ; oe t air pro-
vient par exe~ple de la souroe 42, la conduite 85 étant alors
branch~e en dérivation sur la conduite 84, entre oe tte source 42 et
le débouch~ de la conduite 38, de façon non représentée mais analo-
gue ~ oe oui a été décrit en référence aux conduites 100, 101, 102
et 97.
I ~ .
,
'
' ~ ,
~5
1(1
Les particules sont a msi maintenues, dans la capacité
tam~on 60, dans un état de fluidité ~el qu'elles puissent être
aisément prélevées par des moyens de prélèvem~nt à débit continu,
r~glable, sur lesquels cette capacite tampon 60 débouche vers
le bas ; on a désiq.né par 69 ces mo~ns de prélèvement avantageu
sement constitu~s par un sas rotatif ou distributeur alvéolaire,
compo.rtant comme il est CQnllU une pluralité ae palettes entra~nées
à la rotation autour d'un axe, par un moteur 72, à l'intérieur
d'une enveloppe avec laquelle oe s palettes délimiten~ des alvéoles
aue la rotation des palettes met en communication alternativement
avec la capacit~ tampon 60, vers le haut, et, vers le bas, avec
une conduite verticale d'évacuation par gravité 75 ; le débit
d'un tel distributeur alvéolaire, en termes de d~bit volumique
ou de débit massique, est commandé par la vitesse de rotation des
palettes, c'est-à-dire par leur vitesse d'e~traîne*J~nt par le
moteur associé 72.
Vers le bas, la cQnduite 75 débouche dans un troncon
approximativement horizontal d'une conduite 66 qui reprend l'air sous
~ression, fourni par le surpresseur volum~trique 9~ via la conduite 97,
dans la partie supérieure 1G7 de la capacité tampon 60 et véhicule
oe t air dans un sens de circulation 78 ; un étranglement 6a est
interposé dans la condulte 66,entre son embouchure dans la p~rtie
supérieure 107 de la capacité tampon 60 et le débouché de la
conduite 75 dans cette conduite 66,pour établir au ~ébouché de la
conduite 75 une pression inférieure à celle aui rèane dans la
partie supérieure 107 de ~a capacité tam~an 60.
De oe fait, l'air véhiculé par la conduite 66, selon un débit
r~ par ré~laoe du surpresseur volumétrique 9~, pre~d en charae les :
particules pr~levées dans la capacit~ tampon 60 selon un débit
B'
.;
... ~ . :
.
. .
~ . .
. ,~ . . . ~ .
. . . .
.. ~ . . .
~2S~3~S~
2~
déterminé par le distributeur alvéolaire 69, et qui tombent via
la conduite 75.
En aval du raccordement de la conduite 75, si l'on se
réfère au sens 78, l'air circulant dans la conduite 66 véhicule
dans oe sens 78 les particules ainsi re~ues jusqu'~ des moyer~s
d'injection 79 de tcut type connu en soi, utilisé pour l'injection
de matières pulvérulentes dans des chaudi~res, lesquels moyens
d'injection 79 débouchent dans le ~oyer 2 approximativement hori-
zontalement, au-dessus de la zone amont 21 de la y-rille 3, ~
un niveau qui est in~ermédiaire entre les n~veaux de buses 23,
24 d'injection d'air secondaire et correspond au ~ ins ap~roxim~~
tivement au niveau de l'injection 41 des particules les plus
y~vsses séparées par les premiers moyens de séparation 36 ; les
moyer~s d'injection 79 sont orientés vers la trajectoire 20, et
plus précisément vers une partie de celle-ci proche de la
grille dans la zcne amont 21 de celle-ci, pour favoriser Ia
prise en charge des particules fines ainsi injectées en 79 par
le charbon projeté par le dispvsitif projeteur 17 selon la tra-
jectoire 20, et le suivi de cette trajectoire jusqu'~ la grille
3 Far ces particules fines.~
Conforme~ent à la présente mvention, le débit d'air
de transport des particules dans la conduite 66 et le débit
de particules dans cet air, via les moyens de prélève~ent dans
la capacité tampcn 60, ici constitués par le distributeur alvéo-
2~ laire 69, sont continus, et le debit de particules en avaldu débouché de la conduite 75 dans la conduite 66, exprime en
termes de débit massique au de débit volumique, est au moins
approxlmativement l à la charge de la chaudière,
par exemple au débit des moyens d'alimentation 10 e~primé dans
les mêmes unités, lequel est représentatif de cette charge.
.
.
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~;~S235~
A oe t effet, le d~bit des moyens de pr~l~vement dans la
capacité tamçon 60, c'est-à-dire du distributeur alvéolaire 69,
est asservi à la charge de la chaudière de facon à lui être au
moins ap~roxLmativement proportionnel.
Compte tenu de oe que, en régime permanent, à charge
sensiblement constante de la chaudière et pour un charbon de
caractéristiques déterminées, le débit de particules solides reçues
dans les dépoussi~reurs ~5, 46, 47 puis acheminées à la capacité
tampon 60 est sensiblement proFortionnel au débit d'alimentation
de la chaudière en charbon 14 issu de la trémie 11, lui-me~me
représentatif de la charqe de la chaudi~re, on a prévu à oet effet,
dans le mode de mise en oe uvre illustré, un asservissement du
moteur 72 aux infoLmations fournies par le capteur de m veau 91,
de faç3n ~ Iimiter les variations du niveau de particules dans
la capacité tampon 60 en comparaison avec le niveau ~yen prédé-
terminé 63 ; on remarquera qu'ainsi, on est en outre assuré de
oe que les movens de prélèvement 69 reçoivent des particules,
dans la capacité tampon 60, un effort approximativement constant
leur permettant de travailler dans des conditions ellesimêmes
approximativement constantes, indépendamment des vidanges respec-
tives des trémies intermédiaires 54, 55, 56.
Les moyens permet~ant d'asservir ainsi la vitesse de
rotation du moteur 72 aux informations fournies par le capteur
de niveau 91 ont été schématisés par une liaison en traits mixtes
81 ; ils peuvent être choisis par l'homme du métier dans une
large gamme de possibilités sans que l'on sorte pcur autant du
cadre de la présente invention, en fonction not3mment du type
de capteur de m veau 91 utilisé offrant suivant les cas une
possibilité de correction pas à pas ou une possibilité de correc-
tion en continu.
Par exemple, selon un mcde de mise en oeuvre actuellement
préféré, le capteur de niveau 91 permet de détecter le passage
.. . :
. , : . : . , , . ~,
. .,: . ' . ' , , .
.
. ' -- .
. ~ , .
2S:235~
du niveau réel de particules dans la capacit~ 60 ci deux niveaux
différents, c~ raison d'un niveau bas 63B et d'un niveau haut 63H
dont la moyenne d~finit le niveau moyen 63, et ~met selon une
période réglable des impulsions représentatives de celui de ces
deux niveaux qui est éventuellement atteint par les particules;
l'asservissement du débit du distributeur alvéolaire 69, c'est-
à-dire de la vitesse du moteur 72 de celui-ci, aux informations
aLnsi fournies par le capteur 91 peut s'effectuer de la façon
suivante dans ce cas :
- à la mise en servioe de l'installation, la capacité
tampon 60 étant supposée initialement vide, et jusqu'~ ce que le
niveau haut 63H soit atteint du fait des déversements successifs
des trémies intermédiaires 54, 55, 56 dans la capacité tampon 60,
on impose au moteur 72 une vitesse de rDtation minimale prédé-
terminée, ce qui correspond à une réinjection de particules en 79
selon un débit minimal ;
- lorsque le niveau 63H vient d'être atteint, oe que con-
firme l'émission, par le capteur 91, d'un nombre prédéterminé
d'impulsions correspondantes, Ies moyens d'asservissement 81
provoquent une augmentation de valeur prédéterminée de la vitesse
de rotation du moteur 72 ; si, ensuite, un me~me nombre prédéterminé
d'impulsions émises par le capteur 91 témoigne ~de ce que le
niveau 63H est toujours atteint ou dépassé, les moyens d'asser-
vissement 81 provoquent une nouvelle augmentation de la vitesse
du moteur 72, de la m~me valeur prédéterminée, et oe processus
d'auymentation de vitesse du moteur 72 se poursuit jusq~'à ce
que le niveau réel de particules dans la ca~acité tamçon 60
redescende en dessous du niveau haut 63~, ce dont te~.oicnent les
impulsions fournies par le capteur 91 ;
- lorsque le niveau haut 63H est ainsi déqagé, le niveau
réel de particules restant n~anmoins au-dessus du niveau bas
63B, les moyens d'asservissement 81 mam tiennent constante la
. ~
'
'
' ' '
3S~
vitesse de rotation du moteur 72 ;
- si le niveau réel des particules dans la caF~acité tamQon
60 remonte jusau'à atteindre à nouveau le niveau 63H, le processus
précité reccmmence ;
S - si le niveau d~ns la capacité tampon 60 redescend en
dessous du niveau bas 63B, l'émission par le capteur 91 dudit
no~bre prédéterminé d'impulsions correspondantes provoque, par les
moyens d'asservissement 81, une réduction de la vitesse de rotation
du moteur 72, selon la valeur prédéterminée précitée ; ce processus
peut se r~péter soit jusqu'à ce que le niveau bas 63B soit à nouveau
atteint, et s'interrcopre alors, soit jusqu'à ce aue la vitesse
minimale précitée soit atteinte, si le niveau réel des particules
dans la capacité tampon 60 n'atteint pas à nouveau le niveau bas
63B ;
- nota~ment, à l'arrêt de l'installation, le déaagement
du niveau bas 63b ramène la vitesse de rotation du moteur 7~ à la
vitesse minimale précitée, ce qui ramène l'installation dans l'état
initial.
En outre, on peut avantageusement prévoir une détection du
passaae éventuel du niveau de particules, dans Ia ca~acité tampon 60,au-
dessus d'un niveau dit de sécurité 63S supérieur au niveau 63H, au moyen
du capteur 91 ou d'un autre caDteur de niveau, avec un asservissement
tel que le dépassement de ce ni~eau 63S arrête l'extraction des parti-
cules dans les trémies inter~ediaires 54, 55, 56 et leur transport
~neu~atiaue, via la conduite 97, jusau'~ la c~acité ta~pon 60, cette
extraction et ce transport reprenant automatiauement lorsque le
niveau de sécurité 63S est.à nouveau déaaaé.
AvantaaeusP~ment, pour permettre une absorption des varia-
tions dans la quantité de particules resues par les dépoussi~re~rs
30 45, 46, 47 consécutivement à la répercussion, avec retard, d'une
variation importante dans la charge de la chaudière ou encore
à un décolmatage de ces dépoussi~reurs, sans perturbation du
transport par la conduite 66 et sans que la réin~ection dans le
, .
.
': ' :
.-' '-'' ' ,
': ' ' ' : ! '
, " '.
:~523~i~
24
foyer en 79 provoque des variations excessives de l'allure de
chauffe, on peut prévo.~r un aména~ement de la régulation de la
vitesse de sortie du roteur 72 en fonction des informations
fournies par le capteur de niveau 91, au royen d'un sianal de tendance
représentatif à chaque instant de la charge de la chaudière et
que l'on exploite dans le sens d'une proportionnalité du débit
des moyens de prélèvement dans la capacité tampon 60, c'est-à-
dire du distributeur alvéolalre 69, ~ cette charge ; les moyens
utilisés à cet effet, qui peuvent être choisis par l'homme du
métier parmi une large gamme de possibllités et n'ont de ce fait
été aue schématisés par un trait mixte 80, tendent par exe~ple
à lier dans un rapport de proportionnalité pr~déterminé , en
fonction des quantités de particules solides attendues dans les
dépoussiéreurs 45, 46, 47 p3ur des charges déter~min~es de la
chaudière ccmpte tenu notamment des caractéristiques du charbon
utilisé, la vitesse de rotation du moteur 72 à celle du moteur
16, laquelle est représentati~re de la charge de la chaudière.
On est ainsi assuré d'une réinjection réoulière des
particules.
Gn remarquera que le mo~e d'asservissement du débit des
~ovens de prélèvement dans la capacité ta~pon 60 à la charge de
la chaudière, dans le sens de la proportionnalité au moins
approximative, qui vient d'être décrit, donnant la priorité ~
la détection du niveau de particules dans la capacité tampon 6G
et ne faisant intervenir qu'en termes de tendance la charge de
la chaudière ~ l'instant considéré, pourrait être remplacé par
un mode d'asservissement d~ns le sens d'une telle proportionnalité
qui sera décrit plus loin en référence aux fi~ures 2 à 4, faisant
intervenir à titre premier la charge de la chaudière et à titre de
correction la détection de niveau dans la capacité tampon ou dans
chaque capacité tampon ;
inversement, le mode qui vient d'être décrit pourra être
adopté pour~l'ensemble ou pour chacune des capacitéstampon qui
seront décrites en référence aux figures 2 à 4.
; ~ . A
"
' ' '
'
~25;~3~i~
Le ~bit de partlcules dans la con~uite 66 étant
ainsi détermln~, le d~blt d'air de transport dans cette con~uite,
de préféren oe oonstant en ter~es de d~bit volumuque, est r~cl~ par
action sur le surpresseur volumétrique 98 de tel]e sorte que
le débit massique ~c partlcules introduites dans la conduite 66
soit d~ns un rapport au d~bit massique de l'air dans cette
oonduite, oompris entre 1 et ~0 environ ; ces chiffres, donn~s à
titre d'exemple non limltatif, correspondent ~ une concentration
~levée de la suspension particules-airinjectée en 79 dans la
chaudière, une ~elle concentration ~levée ~tant favorable ~ la
comkustion des particules ~ leur arrivée dans la chaudiare et à
leur frittaae sous iorme de mâchefers une fois qu'elles ont br~ulé
et qu'elles se trouvent sur la yrille 3.
Bn a illustré en traits mixtes sur la fiaure 1, deux
variantes du dispositif qui vient d'être décrit.
Ces deux variantes ont pour caractéristique ccmmune
qu'au lieu d'être alimentée en alr s~us pression par le sur-
presseur volumétrique 93, via la conduite 97 et la partie supé-
rieure 107 de la capacité tampon 60, la conduite 66 assurant le
transport pneumatiaue, vers les moyens d~injection 79, des parti-
cules prélevées dans oe tte dernière par les moyens 69 est alimen-
tée par un ventilateur propre (variante non illustrée) ou par le
~ême ventilateur 42 q~le la conduite 84 comme on l'a illustré en
66a ; alors, l'air introduit ~ans la partie supérieure 107 de la
capacité tampon 60 par le surpresseur volumétrique 98 peut être
soit évacué ~ l'air li~re,.ocmme il est scheiratisé en 66b, après
filtrage par des mDyens appropriés, soit plus avantageuse~ent
8tre réinjecté dans les seconds moyens de séparation 43, cbmme
il est schématisé en 66c.
i 1 . i
...... ~
.
: : .. '~- .:
.
~ , .
- ;, .,i ~ ' '
~2s~6
26
On se référera ~ pr~sent ~ la figure 2, o~ l'on retrouve
sous les m~mes références, à l'identique et dans une cocpération
identique, les éléments 1 à 59 et 84 de la figure 1, éventuellement
représentés de façon plus schematique.
Cette variante de réalisation du dispositif diff~re
de celle de la figure 1 en ce que chaque vanne 57, 58, 59 d~bouche
vers le bas sur une capaci~ tampon respective 360, 361, 362
étanche, d~limitant un volume intérieur superieur à celui de la
tr~mie intermediaire 54, 55, 56,
\
\
\
~,
.. ~ .,, ~ ~ .
.
- ~ .
.
.
.; ,
~Z5Z3~
27
associee de telle sorte qu'elle puisse contenir en permanence
un volume de particules largement superieur au volume qui peut
parvenir à la trémie intermédiaire associée 54, 55, 56 lorsque
la vanne 51, 52, 53 de liaison de celle-ci avec le séparateur
associe 45, 46, 47 est ouverte ; en outre, le volwne et la forme
de chaque capacité tampon 360,361,362 sont tels que, lorsque celle-
ci reçoit de la trémie intermediaire associée 54, 55, 56 une
charge de particules solides par ouverture de la vanne les reliant
57, 58, 59 il s'ensuive dans la capacite tampon une faible varia-
tion du niveau de la charge de particules solides dans celle-ci.
Les dispositions pratiques susceptibles d'etre adoptees
a cet effet peuvent varier dans une grande mesure, et seront
choisies par l'homme du metier sans que l'on sorte pour autant du
cadre de la présente invention.
Par exemple, chacune des capacités tampons 360,361,362
présente une partie inférieure en form de trémie, se rétrécissant
progressivement vers le bas, et une partie supérieure de section
constante dans un plan horizontal, la partie inferieure étant des-
tinée à etre remplie en permanence de particules sur la totalité
de sa hauteur, ainsi que la partie superiéure sur une part de sa
hauteur.
A chaque capacite tampon 360,361,362 est ainsi associe
un niveau supérieur moyen 363,364,365 de sa charge en particules ;
un capteur de niveau 391,392,393 respectivement associé à chaque
capacité tampon 360,361,362 permet de détecter et soit de quantifier,
soit de comparer à un seuil prédéterminé ou à plusieurs seuils prédé-
termine~s, les différences éventuelles entre le niveau réel de parti-
cules dans la capacité tampon considére'e et le niveau moyen prédeter-
miné 363,364,365 correspondant à cette capacite tampon ; de tels
capteurs sont connus de l'homme du métier.
Chaque trémie intermédiaire 54, 55, 56 constitue un sas
permettant le passage des particules de la trémie inférieure 48,
4~, 50 du séparateur respectivement associé 45, 46, 47 a la
- ,
~ ,
~252~5~
2~
capacité tampon correspondante 360,361,362 sans qu'a aucun instant,
le volume intérieur de cette dernière soit mis en communication
directe, avec possibilite'de passage de gaz, avec le séparateur
45, 46, 47 ; à cet effet, en service, chacune des vannes 51, 52,
53 n'est ouverte qu'a la condition que la vanne 57, 58, 59 associée
à la même tremie intermédiaire 54, 55, 56 soit ferme'e, et chacune
de ces vannes 57, 58, 59 n'est ouverte qu'à la condition que la
vanne 51, 52, 53 associée à la m~me trémie intermédiaire 54, 55,
56 soit fermée ; on pratique, une ouverture puis fermeture de
0 chaque vanne 57, 58, 59, normalement fermée, pour vider la trémie
intermédiaire associee 54, 55, 56 intervient après chaque ouver-
ture-fermeture de la vanne 51, 52, 53 correspondante.
D'autres ~ yens pourraient naturellement etre choisis
pour autoriser le passage des particules solides recueillies par
l'un des se~parateurs 45, 46, 47'a la capacité tampon respectivement
associée 360,361,362, mais le choix de tels sas a permis
d'obtenir toute satisfaction dans les conditions de fonctionnement
du dispositif, c'est-a-dire compte tenu de ce que les particules
solides considérées se présentent'a l'etat pulvérulent.
A l'intérieur de chacune des capacités tampons 360,361,362,
en bas de la partie inférieure de celle-ci, débouche une conduite
respective 385,386,387 branchee en dérivation sur une conduite 366
qui sera decrite plus loin, et qui véhicule un air sous pression
fourni par un ventilateur 367 ; chacune de ces conduites 385,386,387
permet d'injecter dans la capacité tampon associée 360,361,362,
un air de fluidisation des particules dans celle-ci, le d~bit de
cet air pouvant ~tre reglé individuellement par une vanne appro-
priée 388 de la conduite 385,389 de la conduite 386,390 de la
conduite 387.
Les particules sont ainsi maintenues, dans chacune
des capacités tampons 360,361,362 dans un état de fluidite tel
' ' '
.
35;~
29
qu'elles puissent ~etre aisement préleve'es par des moyens de préle-
vement a débit continu, réglable, sur lesquels cette capacite
tampon 360,361,362 débouche vers le bas ; on a désigné par 369,370,
371 ces moyens de prélèvement associés respectivement a la capacite'
tampon 360,361,362 ; chacun de ces moyens de prélèvement 369,370,371
est avantageusement constitue par un sas rotatif ou distributeur
alve'olaire, comportant comme il est connu une pluralite' de palettes
entraînées'a la rotation autour d'un axe, par un moteur respectif
372,373,374, à l'intérieur d'une enveloppe avec laquelle ces palettes
délimitent des alvéoles que la rotation des palettes met en commu-
nication alternativement avec la capacite' tampon associée 360,361,
362, vers le haut, et, vers le bas, avec une conduite verticale d'éva-
cuation par gravité 375,376,377 ; le débit d'un tel distributeur
alvéolaire, en termes de débit volumique ou de débit massique,
est commandé par la vitesse de rotation des palettes, c'est-a-dire
par leur vitesse d'entrainement par le moteur associé 372,373,374.
Vers le bas, chacune des conduites 375,376,377 débouche
dans la conduite 366 évoquee plus haut,~approximativement horizon-
tale, dans des emplacements répartis le long de celle-ci en aval
de la zone d'où en derivent les conduites 385,386,387 d'air de flui-
disation si l'on se réfère 'a un sens 378 de circulation de l'air
dans cette conduite 366, imposé par le ventilateur 367 ; un diaphragme
368 est interpose dans la conduite 366 entre le débouche des diff~-
rentes conduites 375,376,377 et l'embouchure des conduites 385,386,
387 pour provoquer un passage d'air dans ces dernières.
De ce fait, l'air véhicule'par la conduite 366, selon
un débit régle'par réglage du ventilateur 367, prend en charge
successivement les particules prelevees dans la capacité tampon 362
selon un débit déterminé par le distributeur alvéolaire 371, et qui tom-
bent via la conduite 377, les particules préleve'es dans la capacite'
tampon 361, selon un débit détermine par le distributeur alvéolaire
. ~ . , . . ... :
.' : .
- '' .:
.
~: . . ~ ,- : , , : :
:: .
.' ~ -.
~.~5231S6~
370, et qui tomkent via la conduite 376, et les particules prélevées
dans la capacité tampon 360-selon un débit déterminé par le
distributeur alvéolaire 369, et qui tombent via la conduite 375 ; on
remarquera que cet ordre, choisi à titre d'exemple, n'est pas
caractéristique de l'invention et n'est de ce fait pas limitatif de
celle-ci ; d'autres mDdes de raccordement seront d'ailleurs d~crits
plus loin, en référence aux figures 3 et 4.
En aval du raccordement de l'ensemble des conduites 375,
376, 377 si l'on se réfère au sens 378, l'air circulant dans la
conduite 366 véhicule dans ce sens 378 l'ensemble des particules ainsi
reçues jusqu'à des moyens d'injection 379 en tout point semblables
aux moyens d'injection 79 décrits en référence ~ la figure 1, et
disposés de la même fason que ces derniers par rapport à la grille
3, aux buses 23 et 24, et au niveau de l'injection 41 des particules
les plus grosses séparées par les premiers mDyens de séparation 36 ;
en particulier, les moyens d'injection 379 sont orientés vers la
trajectoire 20, et plus préciséme~t vers une partie de celle-ci
proche de la grille dans la zone a~ont 21 de celle-ci, pour favori-
ser la prise en charge des particules fines ainsi injectées en 379
par le charbon projeté par le dispositif projeteur 17 selon la
trajectoire 20, et le suivi de cette trajectoire jusquià la grille
3 par ces particules fines.
Conform~ment à la présente invention, aussi bien le
débit d'air dans la conduite 366, considéré comme un debit d'air
de transport cGmpte tenu du caractare négligeable de la part de
ce d~bit servant à la fluidisation dans les capaeités ta~pons 360,
361, 362, et le débit de pa~ticules dans cet air, via les m~yens
de pr~lèvement dans les eapacités tampons 360, 361, 362 iei constitués
par les distributeurs alvéolaires 369, 370, 371, sont continus, et le
- ~ ~
~' '
- : .
- ~5~3~i~
31
débit de particules en aval de l'ensem~le des conduites 375,376,377,
exprime'en termes de débit massique ou de débit volumique, est au
moins approximativement proportionnel à la charge de la cha~dière,
par exemple au débit des moyens d'alimentation lO exprime' dans
les m~emes unités.
A cet effet, conformément a l'exemple de mise en oeuvre illus-
tré à la figure 2, c'est le débit de chacun des moyens de prélèvement
dans les capacites tampons 360,361~362, c'est-'a-dire de chacun des
distributeurs alvéolaires 369,370,371, qui est ainsi asservi a la
charge de la chaudiere de facon'a lui etre au moins approximativement
proportionnel et, dans ce but, on a prévu un asservissement de chacun
des moteurs 372,372,374 au moteur 16, de fa,con'a lier dans un rapport
de proportionnalite' prédetermin~ les vitesses de sortie respectives
de ces moteurs ; ces moyens d'asservissement, schématisés par une
liaison en traits mixtes 380, peuvent être choisis par l'homme du
métier parmi une large gamme de possibilités et ne seront de ce
fait pas decrits.
Par un reglage appropri~ du rapport de proportionnalit~,
en fonction de quantite's de particules solides attendues dans chacun
des dépoussiéreurs 45, 46, 47, pour des charges déterminées~de la
chaudière compte tenu not a nt des caractéristiques du charbon
utilise, on peut ainsi assurer une réinjection régulière de ces
particules ; on remarquera que le rapport peut etre different pour
les differents moteurs 372,373,374.
Pour permettre une absorption des variations dans la
quantité de particules rec,ue par les dépoussiereurs 45, 46, 47
consécutivement a la répercussion, avec retard, d'une variation
dans la charge de la chaudi'ere ou encore à un décolmatage de ces
dépoussiéreurs, sans perturbation du transport par la conduite 366
et sans que la reinjection dans le foyer en 379, provoque des varia-
tions excessives de l'allure de chauffe, on prévoit en outre un
asservissement de la vitesse de sortie de chacun des moteurs 372,373,
374, c'est-à-dire du débit des moyens de prélèvement 369,370,371,
aux variations du niveau dans la capacité tampon respectivement
- . ' .; ...... '': .... ' '' ,. :
. .
. . ' " '
5~:~
. .
32
associée 360,361,362, en comparaison avec le niveau moyen prédéter-
mine'363,364,365 ;'a cet effet, il est prévu des moyens de correc-
tion de l'asservissement de la vitesse de sortie de chacun de
ces moteurs, telle qu'elle est définie par les moyens 380, en
fonction des informations fournies par le capteur de niveau 391,392,
393 de telle sorte qu'un passage du niveau reel de particules dans
l'une des capacités tampons au-dessus du niveau moyen prédétermine
provoque un débit des moyens de prélèvement correspondant 369,370,
371 supérieur au débit calcule' par proportionnalite'avec la charge
de la chaudière, et qu'au contraire une réduction de niveau en
dessous du niveau prédetermine' provoque une réduction du débit
par rapport au débit calcule'par proportinnalite avec la charge
de la chaudière ; on remarquera qu'ainsi, on est en outre assure
de ce que les moyens de prélèvement 369,370,371 re$oivent des
particules, dans la capacité tampon correspondante 360,361,362, un
effort approximativement constant leur permettant de travailler
dans des conditions approximativement constantes, indépendamment
des vidanges successives des trémies intermédiaires
associe'es.
Les moyens ~ermettant de corriger ainsi, pas-a-pas ou
en continu selon le type de capteur de niveau 391,392,392 utilisé,
la vitesse de rotation de chacun des moteurs 372,373,374 de fa~con
asservie à la mesure du capteur de niveau 391,392,393 associé 'a la
meme capacité tampon 360,361,362 ont été simplement schématisés par
des liaisons en traits mixtes 381,382,383, ; comme les moyens 380, ils
peuvent etre choisis par l'homme du métier dans une large gamme de
possibilités, sans que l'on sorte pour autant du cadre de la présente
invention.
Le de~bit de particules dans la conduite 366, étant ainsi
determine, le débit d'air dans cette conduite, con~id~re comme un
débit d'air de transport compte tenu de la faible part de ce
débit qui est prélevee pour la fluidisation dans les capacités
- . ~
" ~ ' '
.
~Z5~35~
tampons 360,361,362 et de préfe'rence constant en termes de débit
volumique, est réglé par action sur le ventilateur 367 de telle sorte
que le d~bit massique des particules introduites dans la conduite
366 soit dans un rapport au débit massique de l'air dans cette
conduite, compris entre 1 et 10 environ ; ces chiffres, donnés a
titre d'exemple non limitatif, correspondent a une concentration
éleve'e de la suspension particules-airinjectée en 379 dans la
chaudière, une telle concentration élevée étant favorable'a la
combustion des particules a leur arrivée dans la chaudière et 'a
leur frittage sous forme de machefers une fois qu'elles ont brulé
et qu'elles se trouvent sur la grille 3.
Naturellement, outre les dispositions caracteristiques
de l'invention qui viennent d'être décrites, l'homme du métier
prévoira toutes les sécurité.s et dispositions accessoires habi-
tuelles ; parmi ces dispositions accessoires, on trouvera notammentdes moyens (non representés) de vidange de l'ensemble de l'instal-
lation vers des moyens de stockage des particules solides appro-
priés, et en particulier des moyens de vidange des séparateurs
45, 46, 47 mais on remarquera qu'au lieu d'etre utilises en re'gime
permanent comme c'est le cas traditionnellement, ces moyens seront
utilisés exclusivement lors des op~rations de maintenance de l'ins-
tallation, le régime permanent correspondant'a une réinjection au
foyer 2 de la totalité des particules extraites des fumées avant
leur évacuation'a l'atmosphère par les moyens 44.
En outre, l'homme du métier pourra prévoir de nombreuses
variantes du dispositif qui vient d'etre décrit, sans sortir pour
autant du cadre de la présente invention ; ces variantes pourront
notamment porter sur la constitution pratique des seconds moyens
de séparation 43, constitues dans l'exemple illustré par trois champs
d'un de'poussiéreur électrostatique reliés en série par le conduit 28
d'acheminement des fumées : quelle que soit leur nature, on pourrait
,,- . :
. :, ' ' - . : . ,~
~'' ~ . , ~ , . ', ' .
.
3S6
34
prévoir un nombre différent de ces séparateurs constituant les
seconds moyens de séparation, et un mode de raccordement mutuel
different, et les figures 3 et 4 illustrent precisément deux
modifications, dans ce sens, du dispositif illustre' a la figure 2.
Dans le cas de la variante illustrée à la figure 3 ,
un conduit 128 d'acheminement des fumees, correspondant aux con~
duits 328 et relie comme celui-ci à une chaudiere non représentée,
se ramifie en deux branches parallèles 128a et 128b dont chacune
relie en serie deux séparateurs, respectivement
145a, 146a en ce qui concerne la conduite 128a, et 145b et 146b en
ce qui concerne la conduite 128b.
Chacun de ces séparateurs 145a,
146a, 145b, 146b presente une trémie inferieure respective 148a,
149a, 148b, 149b débouchant vers le bas, via une vanne respective
151a, 152a, 151b, 152b, dans une trémie intermédiaire respective
154a, 155a, 154b, 155b debouchant elle-meme vers le bas, via une
vanne respective 157a, 158a, 157b, 158b, dans une capacité tampon
respective 160a, 161a, 160b, 161b ; cette capacité tampon débouche
elle-meme vers le bas par des moyens de prélevement continu ,
selon un débit réglable, tels qu'un distributeur alveolaire respec-
tivement 169a, 170a, 169b, 170b, sur une extrémité, superiéure, d'une
conduite verticale, respectivement 175a, 176a, 175b, 176b
ces élements portent des réferences numeriques résultant d'une
décrementation de 200 par rapport aux références numériques affec-
tées'a des élements déjà de'crits en référence'a la figure 2, aux-
quels ces elements de la figure 3 sont similaires dans leur struc-
ture, leur inter-relation et leur fonctionnement.
Dans cette variante, en dépit d'un branchement des
séparateurs 145a, 146a, 145b, 146b en serie-parallèle, une
conduite de transport pneumatique unique 166, en tout point com-
parable a la conduite 366 décrite précédemment et alimentée comme
.
.
~25;235~
elle en air sous pression par un ventilateur 167 en tout point
comparable au ventilateur 367, recoit de fa,con r~partie les
extremités infe'rieures des differentes conduites 176b, 176a 175a,
175b, dans cet ordre, pour véhiculer les particules qu'elles re~oit
de ces conduites, en suspension dans l'air, jusqu'à des moyens
d'injection uniques 179, en tout point comparables aux moyens 379 d~-
crits prece'demment, au foyer de la chaudière (non représentée).
Dans le cas de la variante illustrée a la figure 4,
on retrouve l'ensemble des éléments illustre's à la figure 3,
affecte's de réfe'rences incrementées de lO0 par rapport aux réfé-
rences que ces éléments portent'a la figure 3, si ce n'est que
la conduite unique 166 et le ventilateur unique 167 sont dédoubles ;
plus pr~cisement, les conduites 275a et 276a, correspondent
respectivement aux conduites 175a et 176a, débouchent dans une
première conduite d'air de transport 266a et les conduites 275b
et 276b correspondant xespectivement aux conduites 175b et 176b
debouchent dans une deuxieme conduite de transport pneumatique 266b,
chacune des conduites 266a et 266b se pr~sentant une première extré-
mité raccordée'a un ventilateur respectif 267a, 267b y injectant
un air de transport selon un débit reglable et de préférence cons-
tant, et une deuxi'eme extrémite'à laquelle les deux conduites de
transport 266a et 266b se raccordent en une conduite de transport
pneumatique unique 266 aboutissant au foyer de la chaudiere ~non
représentée) par des moyens d'injection 279 en tout point comparables
aux moyens 179, 79 ou 379 , tels qu'une buse d'injection.
Dans le cas de cette variante, on peut cependant egalement
prévoir d'alimenter les deux conduites 266a et 266b en air de trans-
port en parallèle, au moyen d'un ventilateur unique commun 267 au
lieu de prévoir un ventilateur propre à chacune d'entre elles et/ou
prévoir des trajets distincts de ces deux conduites jusqu'à la chau-
dière, au foyer de laquelle elles débouchent alors par des moyens
': ~
~252~
36
d'injection propres 279a et 27gb, en tout point comparables aux
moyens 179, 79 ou 379, au lieu d'y déboucher par des moyens d'injec-
tion communs 279 ; ces deux possibilités ont été schématisées en
trait mixte à la figure 4.
Naturellement, dans le cas de ces deux variantes comme
dans le cas du mcde de réalisation illustré à la figure 2, le
nombre de séparateurs paxcourus en série p~r les fum~es, et la
nature de ces séparateurs peuvent varier dans une large mesure en
fonction des besoins estimés par l'homme du ~étier ; dans le cas
des mcdes de ré~alisation illustrés aux figures 3 et 4 en outre,
le ncmbre de branches dérivées du conduit d'acheminement de fumée
128 ou 228 pourrait être supérieur à deux, les conduits correspondant
alors aux conduits 175a, 176a, 175b, 176b ou 275a, 276a, 275b, 276b
pouvant déboucher dans une conduite de transport pneumatique unique
du type illustré en 166 ~ la figure 3, ou dans des conduites de
transport pneumatique en parallèle du type illustré en 266a et
266b ~ la fig~re 4, ou encore en série dans des conduites de trans-
port pneumatique branchées en parallèle.
Naturellement, bien que 1~ descriptio~ qui précède fasse
référence ~ une chaudi~re ~ charbon, on ne sortirait pas du cadre
de l'invention en appliquant cette dernière à des chaudières brulant
d'autres combustibles solides, comme par exemple le bois, les écorces,
les bagasses.
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