BE899562A - Procede et equipement de chauffe directe. - Google Patents

Abstract

Procédé de chauffe directe par combustible, en particulier pour des installations, telles que générateurs d'eau chaude, etc., mettant en oeuvre un bruleur, une chambre de combustion et un échangeur haute température, consistant à utiliser un combustible solide humide, à broyer ce combustible en amont de la chambre de combustion et à introduire directement dans cette dernière, sans réduire sa teneur en eau, le combustible broyé en présence d'un fluide comburant primaire, et équipement pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Description

  "Procédé et équipement de chauffe directe"  "Procédé et équipement de chauffe directe".

  
La présente invention est relative à un procédé et un équipement de chauffe directe par combustible, en particulier pour des installations,

  
telles que générateurs d'eau chaude, de vapeur et

  
de gaz chauds, fours de cuisson, sécheurs, mettant

  
en oeuvre un brûleur, une chambre de combustion et un échangeur à haute température.

  
L'inconvénient principal des procédés classiques de chauffe au charbon pulvérisé du type direct ou indirect, consiste en ce qu'il est nécessaire de sécher le combustible pour ramener l'humidité de celui-ci aux environs de 1% et assurer ainsi la fluidité du produit. De plus, il s'avère également nécessaire dans ces procédés connus de réaliser les opérations

  
de transport et de stockage intermédiaires du pulvérisé séché sous atmosphère d'azote pour limiter les risques d'explosion. Enfin, les produits de combustion ou buées, dans les procédés et équipements classiques , sont rejetés à l'atmosphère sans aucune épuration , ce qui s'avère extrêmement préjudiciable pour l'environnement.

  
L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de procurer un procédé de chauffe directe par combustible, En particulier pour les installations, telles que générateurs d'eau chaude, de vapeur et de gaz chauds, fours de cuisson, sécheurs mettant en oeuvre un brûleur, une chambre de combustion et un échangeur haute température, ainsi qu'un équipement de chauffe pour la mise en oeuvre

  
de ce procédé, se distinguant des procédés et installations classiques, par la suppression de l'opération de séchage précitée utilisée pour assurer la fluidité du produit ainsi que par la suppression des transport et stockage intermédiaires du pulvérisé séché, tout en permettant également d'épurer les produits de combustion ou buées rejetés à l'atmosphère. L'équipement de l'invention se révèle de plus extrêmement fiable, très sûr, fort simple et peu coûteux

  
à la construction, en fonctionnement et à l'entretien.

  
A cet effet, selon l'invention, le procédé de chauffe directe consiste à utiliser un combustible solide humide, tel qu 'un charbon à haute teneur en matières volatiles, par exemple des fines 0-6 mm de charbons cokéfiants, gras ou flambants, dont la teneur en eau est de l'ordre de 4 à 50%, ou encore une biomasse à haut pouvoir calorifique, qui représentent en fait l'énergie classique la plus abondante, la mieux répartie et la moins chère dans le monde, à broyer ce combustible en amont de la chambre de combustion et à introduire directement dans cette dernière, sans réduire sa teneur en eau, le combustible broyé en présence d'un fluide comburant primaire.

  
Suivant un mode de réalisation de l'invention, on broie le combustible en présence d'un comburant primaire gazeux dont le débit est inférieur au débit limite d'inflammation. 

  
Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, on broie un combustible dont la teneur

  
en eau est comprise entre 30 et 50% du mélange pour obtenir une pâte fluide pouvant être pompée dans la chambre de combustion.

  
Suivant .un mode de réalisation avantageux de .l'invention, on récupère, à la sortie de l'échangeur haute température, par condensation, la chaleur des gaz de combustion et on épure les produits de combustion ou buées rejetés à l'atmosphère,ces opérations de. récupération et d'épuration . étant applicables à tout type de combustible, en particulier aux comb-ustibles solides.

  
Suivant l'invention, on prévoit également

  
un équipement de chauffe directe pour la mise en

  
oeuvre du procédé susdit, qui comprend, en amont de

  
la chambre de combustion de l'installation, des

  
moyens pour broyer le combustible solide humide, en présence du fluide comburant primaire, et pour injecter directement le combustible broyé dans ladite chambre

  
de combustion.

  
Suivant une forme de réalisation de l'invention, les moyens précités pour broyer le combustible sont constitués par un broyeur à percussion comprenant, alignées suivant un axe vertical, une enceinte supérieure munie d'un conduit d'alimentation

  
en combustible auquel est associé un doseur, tel que doseur à vis sans fin, et d'un conduit d'amenée du comburant gazeux primaire auquel est associé un régulateur de débit agencé pour que ce débit soit suffisant au maintien en suspension turbulente du combustible pulvérisé et insuffisant pour provoquer l'in-flammation de ce: dernier. , au moins une enceinte

  
de broyage comprenant une trémie en forme de tronc

  
de cône dont l'axe est situé sur l'axe vertical susdit et dont la grande base est raccordée à l'enceinte supérieure précitée tandis que sa petite base est située en regard d'un disque de broyage calé sur 1 'arbre d'un moteur supporté dans l'enceinte de broyage, de manière à ce que lesdits moteur et disque soient coaxiaux à la trémie et que le combustible broyé par le disque soit projeté sur les parois internes d'une enveloppe présentée par l'enceinte de broyage et entourant la trémie,et une enceinte inférieure, raccordée sur l'enveloppe de l'enceinte de broyage, pourvue d'un conduit d'évacuation de combustible broyé et du comburant primaire vers la chambre de combustion.

  
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, les moyens précités pour broyer le combustible sont constitués par un broyeur à boulets comprenant un tambour cylindrique dont la longueur est supérieure au diamètre, des moyens de support du tambour pour que son axe soit sensiblement horizontal , des moyens d'entraînement agencés pour entraîner le tambour en rotation autour de son axe, un conduit d'amenée du combustible, fixe par rapport au tambour et coaxial à ce dernier , débouchant à l'intérieur du tambour par une ouverture réalisée dans une des bases de ce dernier, un doseur, tel que vis sans fin, agencé dans le dit conduit d'amenée, un conduit d'évacuation du combustible pulvérisé, fixe par rapport au tambour et coaxial à ce dernier ,

   débouchant à l'intérieur dudit tambour à travers une ouverture réalisée dans l'autre base de celui-ci et des moyens pour

  
faire circuler le combustible pulvérisé et le comburant primaire du tambour vers la chambre de combustion.

  
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, l'équipement de

  
chauffe comprend, en aval de l'échangeur de l'installation, un récupérateur de chaleur à condensation

  
destiné à faciliter la séparation des cendres volantes

  
et les matières nocives et agencé pour que les produits de combustion ou buées et un fluide de récupération,tel que de l'eau, circulent à contre-courants suivant une direction verticale ou inclinée par rapport à la verticale, ce récupérateur comprenant des moyens de

  
lavage des surfaces en contact avec les produits de combustion.

  
Outre les avantages précités, l'équipement

  
de l'invention permet également d'épurer les produits

  
de combustion ou buées rejetés à l'atmosphère, par l'introduction soit à l'endroit de broyage du com-

  
 <EMI ID=1.1> 

  
leur des gaz de combustion, de substances capables

  
de fixer les matières nocives, telles que le soufre

  
et les cendres volantes, comme, par exemple, des produits neutralisants, tels que le carbonate de calcium, le carbonate de potassium, le carbonate de sodium ou

  
la chaux vive .

  
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes particulières de l'objet de l'invention.

  
La figure 1 est une figure schématique, en élévation et en coupe, montrant une forme de réalisation de broyeur à percussion de l'équipement de chauffe directe de l'invention. La figure 2 est une figure schématique, en élévation et en coupe, montrant une forme de réalisation de broyeur à boulets de l'équipement de chauffe directe de l'invention. La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 est une figure schématique , en élévation et en coupe, montrant une forme de réalisation de récupérateur de chaleur à condensation de l'équipement de chauffe directe de l'invention. La figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4.

  
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.

  
Ainsi qu'on l'a déjà précisé précédemment, le procédé de chauffe directe suivant l'invention,

  
qui convient particulièrement bien pour les installations du type générateurs d'eau chaude, de vapeur et de gaz chauds, fours de cuisson, sécheurs à tambour, mettant en oeuvre un brûleur, une chambre de combustion et un échangeur haute température, consiste à utiliser un combustible solide humide, tel que du charbon à haute teneur en matières volatiles, par exemple des fines 0-6 mm de charbons cokéfiants, gras ou flambants, ou une biomasse à haut pouvoir calorifique, par exemple des particules de bois 0-10 mm, dont les teneurs en eau  <EMI ID=2.1> 

  
combustible en amont de la chambre de combustion et

  
à introduire directement dans cette dernière , sans 

  
réduire sa teneur en eau., le- combustible broyé en... présence d'un fluide comburant primaire.

  
La figure 1, comme on vient de le préciser, montre une forme de réalisation d'une partie de l'équipement de chauffe directe de l'invention, c'est-à-dire d'un broyeur à percussion utilisé pour des combustibles ,

  
en particulier des fines 0-6 mm de charbons cokéfiants,

  
gras ou flambants, dont les teneurs en cendres et en

  
eau sont de préférence limitées à 10%. Ce broyeur à percussion comprend, alignées suivant un axe vertical,

  
une enceinte supérieure (1) munie d'un conduit d'alimentation(2)en combustible solide humide,auquel est associé un doseur (3)à vis sans fin,et d'un conduit d'amenée(4)du comburant gazeux primaire,auquel est associé un régulateur

  
de débit(12)agencé pour que ce débit soit suffisant

  
pour maintenir en suspension turbulente le combustible pulvérisé et insuffisant pour provoquer l'inflammation

  
de ce dernier, deux enceintes de broyage intermédiaires

  
(5)comprenant chacune une trémie(6) en forme de tronc de cône , dont l'axe est situé sur l'axe vertical précité

  
et dont la grande base (7) est raccordée à l'enceinte supérieure (1), la petite base (8) étant située en

  
regard d'un disque de broyage mobile(9)calé sur l'arbre(10) d'un moteur (11) supporté dans l'enceinte de broyage

  
(5), le moteur (11) et le disque (9) de chaque enceinte

  
de broyage étant coaxiaux à la trémie correspondante (6),

  
le combustible broyé par chaque disque de broyage (9)

  
étant projeté sur les parois internes d'une enveloppe (13) représentée par chaque enceinte de broyage

  
(5), entourant la trémie, le s parois internes étant chacune garnie d'un blindage (23) réalisé

  
en un matériau présentant une haute résistance à l'usure. Le broyeur à percussion selon l'invention comprend également une enceinte inférieure (14), raccordée sur l'enveloppe (13) de l'enceinte de broyage inférieure (5), pourvue d'un conduit (15) d'évacuation du combustible broyé et du comburant primaire vers la chambre de combustion. Le moteur d'entraînement (11) de chaque disque de broyage (9) est fixé par l'intermédiaire d'un plateau (24) dans un caisson (16) étanche, coaxial à la trémie (6), supporté à l'intérieur de l'enveloppe de broyage

  
(13) par des bras tubulaires (17) dont au moins un est creux pour permettre l'alimentation du moteur, une garniture d'étanchéité (18) étant prévue sur le caisson (16) à l'endroit de passage de l'arbre (10) sur lequel est calé le disque de broyage (9).

  
Les disques de broyage (9) comprennent, suivant l'invention, sur leur face tournée vers la petite base (8) de la trémie (6), des broches (19) dont les axes sont parallèles à celui du disque.

  
Chaque disque de broyage (9) coop ère avec un anneau (20) correspondant , fixé à la périphérie de la petite base (8) de la trémie (6) coaxialement au disque de broyage, la face de chaque anneau fixe (20) tournée vers le disque de broyage correspondant (19) étant garnie de broches

  
(21) dont les axes sont parallèles aux broches (19) du disque de broyage (9)'. Les longueurs des

  
broches (19) sont égales,de même que les longueurs

  
des broches (21), la distance séparant les faces tournées l'une vers l'autre du disque (9) et de l'anneau (20) correspondant étant supérieure à la longueur des broches les plus longues, ces dernières pouvant être constituées soit par les broches (19) soit par les broches (21),et inférieure à la somme de la longueur des broches (19) et de la longueur des broches (21), les broches (19) et (21) étant régulièrement réparties suivant des cercles, dont les centres sont situés sur l'axe commun au disque (9) et à l'anneau correspondant (20), de manière à ce que les  broches (21) de chaque anneau (20) répartie sur un cercle soient toujours situées entre les broches mobiles (19) de chaque disque de broyage (9) correspondant,réparties sur deux cercles. Ces broches

  
(19) et (21) peuvent être constituées de broches élastiques renforcées en acier, à ressort, de très grande dureté, qui sont immobilisées dans des trous

  
(22) alésés ou simplement percés ou forés dans le disque ou l'anneau, sans réalésage ni autre travail

  
de retouche. Lors de leur mise en place, les broches élastiques sont comprimées et serrent fortement, par leur force élastique, contre la paroi des trous (22). Il en résulte une haute résistance permanente de l'assemblage, même lors de charges percutantes et variables. De plus, ces broches élastiques sont très économiques et facilement interchangeables . Les broches de broyage (19) et (21) peuvent également être percées de trous de même diamètre que les trous (22), les broches étant dans ce cas fixées sur le disque

  
ou l'anneau par des goupilles élastiques. Les

  
broches (19) et (21) peuvent également être fixées

  
dans les trous alésés (22) par expansion mécanique

  
ou hydraulique,ou sous l'effet de l'explosion d'une

  
faible charge intérieure ou encore par brasage ou

  
soudure. On notera également que les disques de

  
broyage à broches et les anneaux à broches peuvent

  
être réalisés chacun en une seule pièce, par exemple

  
par coulée, forgeage, frittage, usinage ou tout

  
autre procédé approprié. On pourra également , suivant l'invention, supprimer les broches fixes (21)

  
sur les anneaux (20), les broches mobiles (19) étant

  
alors régulièrement réparties sur le disque suivant

  
des rayons de ce dernier et à faibles distances les unes des autres,.de façon à former des surfaces d'impact rapprochées.

  
Dans chacune des enceintes de broyage (5),

  
le combustible solide humide en suspension turbulente

  
dans le comburant primaire gazeux pénètre par la trémie

  
(6) en forme de tronc de cône et passe par l'ouverture constituée par sa petite base (8) dans l'espace compris entre l'anneau fixe (20) et le disque mobile (9), où

  
il est projeté par la force centrifuge. La pulvérisation des grains de combustible est assurée par percussion et tourbillonnement entre, d'une part, les

  
broches tournantes (19) et fixes (21) et, d'autre

  
part, entre la rangée extérieure de broches tournantes

  
(19) et le blindage intérieur (23) de l'enveloppe (13). L'entraînement par le comburant, l'absence de sélecteuis fixes, tels que grilles ou ventelles , l'absence

  
de sélecteurs mobiles, tels que bras tournants ou roues à aubes, éliminent toute augmentation de la concentration locale en solides et, par conséquent, évitent le colmatage par agglomération ou collage

  
des particules humides. D'autre part, toutes autres conditions restant égales, la réduction du diamètre

  
moyen des grains de combustible augmente avec le

  
nombre d'enceintes de broyage (5) successives et avec

  
la vitesse de rotation des disques de broyage (9).

  
Le mélange de combustible humide finement pulvérisé

  
et de comburant primaire, après être passé de la

  
première enceinte de broyage vers la seconde enceinte

  
de broyage suivant les flèches (25), est entraîné

  
dans la trémie (26) en forme de tronc de cône de l'enceinte infériaire (14), et est évacué par le

  
conduit (15), fixé à cette dernière, vers le brûleur.

  
Les figures 2 et 3 représentent une autre

  
forme de réalisation d'appareil de broyage de l'invention, que l'on peut utiliser à la place du broyeur à percussion dans l'équipement de chauffe

  
directe de l'invention, à savoir un brûleur à boulets pour combustibles solides dont la teneur en eau est de l'ordre de 4 à 50% du mélange . Le broyeur à boulets comprend un tambour cylindrique (30) dont la longueur est sensiblement supérieure au diamètre, ainsi qu'un caisson de support (31) du tambour agencé pour que l'axe du tam bour soit disposé horizontalement, ce caisson (31)

  
formant un berceau cylindrique (32) qui entoure la

  
face latérale (33) du tambour sur sensiblement la

  
moitié de son pourtour,des flasques circulaires (34,

  
34a) étant prévus sur les bases (35,35a) du tambour

  
et leur rayon étant supérieur au rayon du berceau (32), les faces du caisson (31) en regard de la face latérale (33) du tambour (30) et en regard des flasques circulaires (34, 34a) étant pourvues de perforations

  
(36) constituant des tuyères, pour livrer passage

  
à de l'air sous pression formant un coussin (37), ce coussin d'air (37) servant, d'une part, à supporter le tambour (30) et, d'autre part, à maintenir ce dernier, entre le caisson (31)et les flasques circulaires
(34, 34a) suivant une direction parallèle à son axe, des moyens (non représentés) étant prévus pour mettre et maintenir le caisson (31) sous pression. L'air, par exemple de l'air propre sous une pression de l'ordre de 1000 mm d'eau, est introduit dans le

  
 <EMI ID=3.1> 

  
multiples perforations (36) à fortes pertes de charge, de manière à supporter et à guider le tambour cylindrique (30) et les flasques circulaires (34,34a), avec la même pression en tous points. Cette particularité de l'invention permet de réaliser les parois du tambour

  
 <EMI ID=4.1> 

  
ses bases(35, 35a), en un matériau présentant

  
un faible coefficient de friction à l'état sec et à l'état humide, ainsi qu'une grande résistance à l'usure par abrasion et frottement, matériau qui peut être constitué, par exemple, d'une polyoléfine de haut poids moléculaire, de préférence en polyéthylène ou polybutylène, de polyuréthanne, d'acier ou de fonte coulés par centrifugation et trempés,de porcelaine,

  
de silice fondue, de verre ou de toute autre matière répondant aux propriétés susmentionnées. Le tambour cylindrique (30) est entraîné en rotation autour de son axe par un moteur d'entraînement (38) d'axe parallèle à l'axe du tambour, par une roue dentée (39)

  
calée sur l'arbre (40) du moteur et par une chaîne

  
(41) attaquant la denture (41) réalisée à la périphérie du flasque (34) associé à la base du tambour .

  
Les boulets (43) du broyeur disposés à l'intérieur

  
du tambour (30), sont de forme sensiblement sphérique,

  
de faible diamètre, de l'ordre de 5 à 10 mm, et sont réalisés en une matière de poids spécifique élevé et

  
de haute résistance à l'usure par abrasion et frottement. Il s'agit, par exemple, de billes ou boulets en acier ou chrome , en fonte, au nickel-chrome, en

  
matière céramique ou en toute autre matière répondant aux conditions ci-dessus. Un conduit (42) d'amenée

  
du combustible solide humide, fixe par rapport au tambour et coaxial à ce dernier, débouche à l'intérieur du tambour par une ouverture (44) réalisée

  
dans la base (35) de ce dernier, l'alimentation en combustible se faisant au moyen d'un doseur (45),

  
tel que vis sans fin, agencé dans le conduit d'amenée

  
(42), l'évacuation du combustible pulvérisé se faisant au moyen d'un conduit (46) fixe par rapport au tambour

  
(30) et coaxial à ce dernier, débouchant à l'intérieur du tambour (30) à travers une ouverture (47) et réalisée dans la base (35a) de celui-ci. L'ouverture

  
(44) à travers laquelle le conduit d'amenée du combustible (42) débouche dans le tambour est telle qu'il subsiste, entre les bords de l'ouverture et la face externe du conduit, un espace (48) suffisant pour le passage d'un comburant primaire gazeux. Le combustible pulvérisé et le comburant primaire du tambour cylindrique (30) sont amenés à la chambre de combustion par un ventilateur (49) associé au conduit d'évacuation (46), ce ventilateur (49) permettant d'aspirer le comburant primaire gazeux à travers l'espace annulaire (48) prévu à l'entrée, et à travers l'espace annulaire (50), prévu à la sortie. Le broyeur à boulets pourrait également être alimenté en combustible solide à forte teneur en eau, par exemple 30 à 50% du mélange,

  
de manière à constituer une pâte fluide et pompable. Dans ce cas, la circulation du combustible pulvérisé du tambour (30) vers la chambre de combustion se ferait par une pompe associée au conduit d'évacuation (46). La

  
phase continue eau remplacerait alors le comburant gazeux primaire dans l'opération de broyage .

  
Suivant l'invention, le moteur d'entraînement (38) et les roues dentées (39,41) sont tels qu'ils permettent d'assurer au tambour

  
(30) une vitesse supercritique, c'est-à-dire supérieure à la vitesse limite pour laquelle la force centrifuge exercée sur un corps broyant, tel que boulet ou bille, dans sa position la plus haute, est égale et opposée à la force de gravité, de telle sorte qu'au lieu de retomber, ce corps suive une trajectoire circulaire

  
de centrifugation. Dans tous les broyeurs à boulets classiques équipés de revêtements intérieurs crénélés ou ondulés, le coefficient de friction entre le revêtement et la charge est égal à 1, et le broyage n'est possible qu'en vitesses subcritiques, où les billes retombent en cascade les unes sur les autres avec effets de choc. Au contraire, dans le broyeur à boulets de la présente invention, la surface intérieure du tambour cylindrique (30) est parfaitement lisse, le coefficient de friction entre le tambour et la charge étant nettement inférieur à 1, la charge étant elle-même modérée. Le broyage devient alors possible en vitesses supercritiques, où les billes roulent intensément les unes sur les autres avec des effets d'attrition et de compression.

   Il en résulte un effet de broyage beaucoup plus intense et une production spécifique nettement plus élevée que dans les systèmes classiques.

  
Un autre avantage du broyeur à boulets de l'invention est de permettre la réalisation d'un broyeur représentant un rapport longueur-diamètre beaucoup plus élevé que les systèmes classiques, avec un grand rapport de réduction de dimension du grain moyen. Le broyeur à boulets de l'invention permet donc de réaliser un broyage fin ou ultra-fin en un seul passage, sans aucun tamis ni sélecteur extérieur ni recyclage de produit trop gros, et avec une consommation minimale d'énergie. Toutes autres conditions égales, des essais réalisés sur le broyeur à boulets de l'invention ont montré que la production de matière pulvérisée était donnée par la relation suivante : 

  

 <EMI ID=5.1> 


  
avec P = production de charbon pulvérisé en

  
kg/hre

  
K = constante, fonction des matières en

  
présence

  
D = diamètre intérieur du tambour lisse en m

  
L = longueur intérieure du tambour lisse en m

  
N = vitesse de rotation du tambour. lisse en

  
tours/minute.

  
Les figures 4 et 5 sont des figures schématiques représentant une forme de réalisation d'une autre partie de l'équipement de chauffe

  
directe de l'invention, c'est-à-dire d'un récupérateur de chaleur à condensation. Ce récupérateur de chaleur à condensation, destiné à

  
faciliter la séparation des cendres volantes

  
et des matières nocives, disposé en aval de  l'échangeur haute température de l'installation,

  
est agencé pour que les produits de combustion ou buées et un fluide de récupération, tel que de

  
l'eau, circulent à contre-courants suivant une direction verticale ou inclinée par rapport à la verticale, ce récupérateur de chaleur à condensation se révélant particulièrement avantageux lors de l'utilisation indépendante, alternative ou simultanée de combustibles gazeux, liquides et solides.Si la température du fluide de récupération est inférieure au point de rosée des produits de combustion. ou buées une partie de l'eau contenue dans ceux-ci peut être condensée. Le récupérateur représenté aux figures 4 et 5 comprend une enceinte -(60) à axe vertical,

  
ou éventuellement inclinée par rapport à la verticale, un conduit d'entrée (61) des produits de combustion chauds agencé au sommet de l'enceinte

  
(60), un conduit de sortie (62) des produits de combustion refroidis agencé à proximité de la base inférieure (63) de l'enceinte, un conduit de sortie

  
(64) d'eau de condensation agencé à la base inférieure (63) à un niveau inférieur à celui du conduit de sortie (62) et des tubes (65) à ailettes (66) disposés dans l'enceinte parallèlement à son axe, entre les conduits d'entrée (61) et de sortie (62) des produits de combustion, dans lesquels circule le fluide de récupération. Comme on peut le voir sur la figure 5 des dessins annexés, ces ailettes (66) sont disposées radialement et longitudinalement par rapport.à l'axe des tubes (65), dont quatre d'entre eux ont été représentés, le nombre de tubes étant bien entendu non limitatif, ces ailettes (66)

  
 <EMI ID=6.1> 

  
tubes à ailettes (65) sont de préférence disposés en rangées, les tubes de chaque rangée étant reliés à la partie inférieure à des collecteurs correspondants (67) et reliés à la partie supérieure à des collecteurs correspondants (68) . Les collecteurs (67) sont reliés à un collecteur général de fluide froid (69) et les collecteurs (68) sont reliés à un collecteur général de fluide chaud (70). Un joint d'expansion (71) est prévu dans l'enceinte

  
(60) pour permettre la dilatation différentielle entre cette enceinte et les tubes (65) fixés auxcollecteurs (67) et (68).

  
De plus, pour faciliter la fixation des tubes (65) aux collecteurs (67)et (68), telle que ,par exemple; 

  
par soudure, les ailettes (66) sont coupées aux deux extrémités de chaque tube suivant des plans

  
(7 2) perpendiculaires ou inclinés par rapport à l'axe du tube, ou encore suivant un tronc de cône (72), dont l'axe coïncide avec l'axe du tube. Le nombre, la disposition et la section transversale des tubes

  
(65) à ailettes sont choisis de façon à ménager

  
entre les ailettes (66) des canaux, dont la largeur est sensiblement constante, de l'ordre du cm et de façon à éviter les espaces libres où les produits de combustion pourraient s'écouler sans aucun refroidissement. Suivant l'invention, les sections transversales entre ailettes (66) présentent la forme de triangles (73), dont la hauteur est de préférence de l'ordre du cm.

  
Les produits de combustion ou buées circulent à l'extérieur des tubes (65) en courant descendant , vertical ou incliné suivant l'agencement de l'enceinte (60), l'eau condensée et -

  
les cendres se séparant par réduction de la vitesse et gravité étant, par conséquent,entraînés vers le bas. Le fluide de récupération circule à l'intérieur des tubes (65) en courant ascendant, vertical ou incliné suivant l'agencement de l'enceinte, dans le sens des flèches (74). L'écoulement des deux fluides à grande vitesse et sous forte turbulence, en ligne droite, dans des canaux de dimensions moyennes, procure des coefficients globaux de transmission calorifique élevés avec des pertes de charge modérées. Dans le conduit d'entrée (61) des produits de combustion chauds, sont disposés des gicleurs (75 ) , dont un seul d'entre eux est représenté sur la figure 4, alimentés par le conduit (76) en eau ou solution, de manière à permettre le lavage périodique de

  
la surface extérieure des tubes, à limiter le

  
dépôt de cendres ou poussières sur les surfaces

  
de chauffe et à assurer le maintien de bons coefficients de transmission calorifique.

  
L'eau de lavage est évacuée par le conduit de sortie (64).

  
Ainsi qu'on l'a déjà précisé précédemment, l'équipement de chauffe dé l'invention permet également d'épurer les produits de combustion ou buées rejetés à l'atmosphère. Cet objectif est atteint par la simple addition aux combustibles solides à l'entrée du broyeur ou aux produits de combustion de combustibles solides, liquides ou gazeux ou encore de buées à l'entrée du récupérateur de chaleur à condensation, de substances capables de fixer les matières nocives, telles que le soufre et les cendres volantes, par exemple des produits neutralisants, tels que le carbonate de calcium, le carbonate de potassium, le carbonate

  
de sodium ou de la chaux vive. Plus de 90% des sulfites et sulfates formés par la réation passeront ainsi en solution ou suspension dans l'eau condensée et seront évacués à l'égout.

  
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet. 

REVENDICATIONS.

  
1. Procédé de chauffe directe par combustible, en particulier pour des installations, telles que générateurs d'eau chaude, de vapeur et

  
de gaz chauds, fours de cuisson, sécheurs, mettant en oeuvre un brûleur, une chambre de combustion et un échangeur haute température, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser un combustible solide humide,

  
tel qu'un charbon à haute teneur en matières volatiles, une biomasse, à broyer ce combustible en amont de la chambre de combustion et à introduire directement dans cette dernière, sans réduire sa teneur en eau, le combustible broyé en présence d'un fluide comburant primaire.

Claims (1)

1. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser des fines 0-6 mm de charbonscokéfiants, gras ou flambants dont la teneur en eau est de l'ordre de 4 à 50%.

   3. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on broie le combustible en présence d'un comburant primaire gazeux, dont le débit est inférieur au débit limite d'inflammation.

   4. Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on broie un combustible dont la teneur en eau est comprise entre 30 et 50% du mélange pour obtenir une pâte fluide pouvant être pompée dans la chambre de combustion. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, à <EMI ID=7.1>

   récupère, par condensation, la chaleur des gaz de combustion et on épure les produits de combustion

   ou buées rejetés à l'atmosphère.

   6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'on introduit soit à l'endroit de broyage du combustible, soit à l'endroit de récupération de la chaleur des gaz de combustion,des substances capables de fixer les matières nocives, telles que le soufre et les cendres volantes.

   7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les substances susdites sont

   des produits neutralisants, tels que le carbonate de calcium, le carbonate de potassium, le carbonate de sodium ou de la chaux vive.

   8. Procédé tel que décrit ci-avant ou illustré aux dessins annexés.

   9. Equipement de chauffe directe pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend, en amont de la chambre de combustion de l'installation des moyens pour broyer le combustible solide humide, en présence du fluide comburant primaire, et pour injecter directement le combustible broyé dans ladite chambre de combustion.

   10. Equipement de chauffe directe suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens précités pour broyer le combustible sont constitués par un broyeur à percussion comprenant, alignées suivant un axe vertical , une enceinte supérieure munie d'un conduit d'alimentation en combustible auquel est

   associé un doseur, tel que doseur à vis sans fin, et

   d'un conduit d'amenée du comburant gazeux primaire

   auquel est associé un régulateur de débit agencé pour

   que ce débit soit suffisant au maintien en suspension turbulente du combustible pulvérisé et insuffisant

   pour provoquer l'inflammation de ce dernier, au moins

   une enceinte de broyage comprenant une trémie en forme

   de tronc de cône dont l'axe est situé sur l'axe vertical susdit et dont la grande base est raccordée à l'enceinte supérieure précitée tandis que sa petite

   base est située en regard d'un disque de broyage calé

   sur l'arbre d'un moteur supporté dans l'enceinte de broyage, de manière à ce que lesdits moteur et disque soient coaxiaux à la trémie et que le combustible broyé par le disque soit projeté sur les parois internes

   d'une enveloppe présentée par l'enceinte de broyage

   et entourant la trémie,et une enceinte inférieure, raccordée sur l'enveloppe de l'enceinte de broyage,

   pourvue d'un conduit d'évacuation du combustible broyé

   et du comburant primaire vers la chambre de combustion.

   11. Equipement de chauffe directe suivant

   la revendication 10, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement du disque de broyage est fixé dans un caisson étanche, coaxial à la trémie, supporté à l'intérieur

   de l'enveloppe de broyage par des bras dont au moins

   un est creux pour permettre l'alimentation du moteur,

   une garniture d'étanchéité étant prévue sur ce caisson à l'endroit de passage de l'arbre sur lequel

   est calé le disque de broyage. 12. Equipement de chauffe directe suivant

   <EMI ID=8.1>

   risé en ce que les parois internes de l'enveloppe susdite de broyage sont garnies d'un blindage réalisé

   en un matériau présentant une haute résistance à l'usure.

   13. Equipement de chauffe directe suivant l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le disque de broyage comprend, sur sa face tournée vers la petite base de la trémie, des broches dont les axes sont parallèles à celui du

   disque.

   14. Equipement de chauffe directe suivant

   la revendication 13, caractérisé en ce que les

   broches sont régulièrement réparties sur le disque suivant des rayons de ce dernier et à faibles distances les unes des autres.

   15. Equipement de chauffe directe suivant

   la revendication 13, caractérisé en ce que le disque

   de broyage susdit coopère avec un anneau fixé à la périphérie de la petite base de la trémie coaxialement au disque de broyage, la face de cet anneau fixe tournée vers le disque de broyage étant garnie de broches dont les axes sont parallèles aux broches du disque

   de broyage, la distance séparant les faces tournées

   l'une vers l'autre du disque et de l'anneau étant supérieure à la longueur des broches les plus longues et inférieure à la somme de la longueur des broches

   du disque et de la longueur des broches de l'anneau, les broches du disque et de l'anneau étant réguliè-

   <EMI ID=9.1>

   centres sont situés sur l'axe commun au disque et

   à l'anneau, de manière à ce que les broches fixes

   de l'anneau réparties sur un cercle soient toujours situées entre les broches mobiles du disque de

   broyage réparties sur deux cercles.

   16. Equipement de chauffe directe,

   suivant l'une quelconque des revendications 13 à

   15, caractérisé en ce que les broches susdites

   sont élastiques, renforcées, à ressort et de très grande dureté.

   17. Equipement de chauffe directe suivant l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que les broches susdites sont immobilisées dans des trous alésés, soit par des goupilles élastiques, soit par expansion ou encore par soudure.

   18. Equipement de chauffe directe suivant la revendication 15, caractérisé en ce que le disque

   de broyage à broches et l'anneau à broches sont réalisés chacun en une seule pièce.

   19. Equipement de chauffe directe suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens précités pour broyer le combustible sont constitués par un broyeur à boulets comprenant un tambour cylindrique dont la longueur est supérieure au diamètre, des moyens de support du tambour pour que son axe soit sensiblement horizontal, des moyens d'entraînement agencés pour entraîner le tambour en rotation autour

   de son axe, un conduit d'amenée du combustible, fixe par rapport au tambour et coaxial à ce dernier, débouchant à l'intérieur du tambour par une ouverture réalisée dans une des basesde ce dernier, un doseur, tel que vis sans fin, agencé dans ledit conduit d'amenée, un conduit d'évacuation du combustible pulvérisé, fixe par rapport au tambour et coaxial à ce dernier, débouchant à l'intérieur dudit tambour à travers une ouverture réalisée dans l'autre base de celui-ci et des moyens pour faire circuler

   le combustible pulvérisé et le comburant primaire

   du tambour vers la chambre de combustion.

   20. Equipement de chauffe directe suivant la revendication 19, caractérisé en ce qu'au moins l'ouverture susdite à travers laquelle le conduit d'amenée du combustible débouche dans le tambour est telle qu'il subsiste, entre les bords de l'ouverture et la face externe eu conduit, un espace suffisant pour le passage d'un comburant primaire gazeux, les moyens précités pour faire circuler le combustible pulvérisé et le comburant primaire du tambour vers la chambre de combustion étant constitués par un ventilateur associé au conduit d'évacuation susdit, ce ventilateur étant tel qu'il puisse aspirer le comburant primaire gazeux à travers l'espace précité subsistant autour du conduit d'amenée du combustible.

   21. Equipement de chauffe directe suivant la revendication 19, caractérisé en ce que les moyens précités pour faire circuler le combustible pulvérisé, dont la teneur en eau est de l'ordre de 30 à 50%, du tambour vers la chambre de combustion , sont constitués par une pompe associée au conduit d'évacuation susdit. 22. Equipement de chauffe directe

   suivant l'une quelconque des revendications 19 à

   21, caractérisé en ce que les moyens de support

   du tambour sont constitués par un caisson formant

   un berceau cylindrique qui entoure la face latérale du tambour sur une partie de son pourtour, des flasques circulaires étant prévus sur chaque base du tambour et leur rayon étant supérieur au rayon du berceau, les faces du caisson en regard de la face latérale du tambour et en regard des flasques étant perforées pour livrer passage à de l'air sous pression formant un coussin pour, d'une part, supporter le tambour et, d'autre part, maintenir ce dernier, grâce au coussin d'air entre le caisson et les flasques, immobile suivant une direction parallèle à son axe, des moyens étant prévus pour mettre et maintenir ledit caisson sous pression.

   23. Equipement de chauffe directe suivant la revendication 22, caractérisé en ce que les moyens susdits, destinés à entraîner le tambour en rotation autour de son axe, sont constitués par un moteur d'entraînement d'axe parallèle à l'axe du tambour, par une roue dentée calée sur l'arbre du moteur et par une chaîne attaquant la denture réalisée à la périphérie d'un des flasques associé à la base du tambour .

   24. Equipement de chauffe directe suivant la revendication 23, caractérisé en ce que le moteur susdit et les roues dentées sont tels qu'ils permettent d'assurer au tambour une vitesse supercritique. 25. Equipement de chauffe directe suivant l'une quelconque des revendications 19 à 24, caractérisé en ce que les parois du tambour sont réalisées en un matériau présentant un faible coefficient de friction à l'état sec et à l'état humide, ainsi qu'une grande résistance à l'usure

   par abrasion et frottement, les boulets du broyeur étant de forme sensiblement sphérique, de faible diamètre, de l'ordre de 5 à 10 mm, et réalisés en une matière de poids spécifique élevé et de haute résistance à l'usure par abrasion et frottement.

   26. Equipement de chauffe directe suivant l'une quelconque des revendications 9 à 25, pour tout type de combustible, en particulier pour combustible solide, caractérisé en ce qu'il comprend, en aval de l'échangeur de l'installation, un récupérateur de chaleur à condensation destiné à faciliter la séparation des cendres volantes et les matières nocives et agencé pour que les produits de combustion ou buées et un fluide de récupération, tel que de l'eau, circulent à contre-courants suivant une direction verticale ou inclinée par rapport à la verticale, ce récupérateur comprenant des moyens de lavage des surfaces en contact avec les produits de combustion.

   27. Equipement de chauffe directe suivant la revendication 26, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte, d'axe vertical ou incliné par rapport à la verticale, un conduit d'entrée des produits de combustion chauds agencé au sommet de ladite enceinte, un conduit de sortie des produits de combustion refroidis agencé à proximité de la base inférieure de l'enceinte, un conduit de sortie d'eau* condensation agencé à la base inférieure susdite à un niveau inférieur à celui du conduit

   de sortie des produits de combustion et au moins

   un tube à ailettes disposé dans l'enceinte, p arallèlement à son axe, entre les conduits d'entrée

   et de sortie des produits de combustion , et dans lequel circule le fluide de récupération pour que le fluide froid pénètre dans le tube à son extrémité

   la plus proche de la base de l'enceinte, les moyens de lavage susdits étant constitués par au moins un gicleur disposé sur un conduit, alimenté en eau ou solution, agencé au sommet de l'enceinte, le gicleur étant agencé pour projeter le liquide sur toutes

   les surfaces en contact avec les produits de combustion.

   28. Equipement de chauffe directe suivant la revendication 27, caractérisé en ce que les tubes à ailettes sont agencés dans l'enceinte pour former entre les ailettes des canaux de dimension sensiblement constante et pour éviter les espaces libres où les produits de combustion pourraient s'écouler sans aucun refroidissement.

   29. Equipement de chauffe directe,tel que décrit ci-avant ou représenté aux dessins annexés.