CA1252672A - Paroi de foyer comportant des buses d'alimentation moulees en deux parties complementaires - Google Patents

Abstract

Une buse d'alimentation en fluide, notamment en air secondaire d'un foyer d'incinération, est réalisée en deux parties complémentaires évidées. Ces parties sont moulées en matériau réfractaire (carbure de silicium, par exemple) et assemblées par pressage, de manière à présenter une forme externe identique à celle des briques qui constituent la paroi du foyer.

Description

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"Paroi de foyer comportant des buses d'alimentation moulées en deux parties complementaires".
________ ____________ La présente invention concerne une paroi de foyer notamment d'incinération comportant des buses d'alimentation en air secon~aire.
D'une manière générale, les parois des foyers d'incinération, notamment de déchets urbains, comportent des buses d'amenée d'air secondaire.
Ces parois contiennènt généralement une nappe de tuyaux destinés à permettre l'échauffement d'eau en circulation à l'intérieur de ceux-ci, afin de récupérer ensuite l'énergie calorique ainsi produite. Les buses, qui traversent la paroi, sont donc nécessairement insérées entre des tuyaux voisins pour amener de l'air secondaire à partir d'un moyen d'alimentation dans le foyer.
Les parois sont généralement réalisées en matériaux réfractaires, en particulier sous forme de briques, non sujets à corrosion. On sait que la combustion de déchets dégage des sulfures (CaS, Na2S, FeS no~amment) qui rendent le milieu interne du foyer particulièrement corrosif.
Les buses d'amenée d'air secondaire débouchent habituellement en saillie de la paroi interne du foyer. Ceci ; a pour inconvénient d'en soumettre la partie saillante à
l'action corrosive de l'air chargé en sulfures se trouvant à
l'interieur du foyer.
Cet inconvénient majeur a été partiellement surmonté
par l'inclusion des parties saillantes des buses dans du ciment, ne laissant appara~tre que l'orifice de la buse.
Cependant, la paroi interne de la buse reste en contact avec l'air corrosif du foyer par cet orifice. De plus, les cendres et déchets volatilisés lors de la combustion tendent s'agglutiner aux parties saillantes. Ces cendres et déchets sont riclles en sulfures, leur cambustion n'étan~ pas achevée.
Ceci crée deux problèmes, qui tendent à s'amplifiex ~5 mutuellement : d'une part, les sulfures s'agglutinant ainsi sur les parties saillantes, sont encore plus corrosifs dans , - , .: .

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leur état que le milieu ambiant ; d'autre part, ils ont tendance à boucher mécaniquement la sortie des buses, et donc à appauvrir la combustion par réduction de l'apport en air secondaire. Or on sait qu'une combustion incomplète augment2 S la teneLIr en sulfures du milieu, ceux-ci ne se réduisant en sulfates solides ~u'en fin de combustion~ On se trouve par conséquent en présence d'un phénomène qui s'accroît de lui-même, et se traduit par un encrassement et une corrosion du foyer, cette dernière pouvant être irrémédiable.
10Il est bien entendu possible de cesser périodiquement l'incineration pour nettoyer le foyer et éventuellement remplacer certaines parties trop corrodees, mais ceci présente des inconvénients majeurs évidents que l'on cherche à éviter.
15L'objet de la présente invention est d'éviter les inconvénients ci-dessus mentionnés en proposant, selon l'invention une paroi de foyer, notamment de chaudière d'incinération, du genre constituée d'éléments assemblés à la manière de briques, certains éléments étant évidés et formant buses d'alimentation dudit foyer en air secondaire, éléments disposés autour de tuyaux aptes à véhiculer un fluide de `refroidissement, les tuyaux étant disposés en nappe et constituant une armature métallique pour la paroi, caractérisée en ce ~ue chaque élément formant buse est constitué de deux parties évidées longitudinalement assemblées selon une surface de joint d'orientation globale sensiblement horizontale et en ce que les buses débouchent à
l'intérieur du foyex dans une .ace de l'élément généralement plane et raccordée de façon continue avec les faces correspondantes des éléments voisins.
Ceci permet de réaliser un foyer dont les parois sont lisses et n'offrent aucune prise à l'accumulation de déchets, no~amment de sulfures. De plus, on évite ainsi de mettre en oeuvre du ntétal, sujet à corrosion, en utilisant les évidements longitudinaux des deux parties réalisées en matériau réfractaire, comme le carbure de s.ilicium par exemple.

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De plus, la réalisation de telles buses est particulièrement simple et économique, le matériau réfractaire pouvant se mouler aisément.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à
titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 représente une coupe longitudinale d'un élément formant buse selon l'invention ;
la figure 2 représente une vue en plan d' un éléltlent formant buse selon l'invention ;
la figure 3 représente une coupe transversale d'un élément formant buse selon l~invention ;
la figure 4 represente une vue en élévation de la face antérieure d'un élément formant buse selon l invention ;
la figure S représente une vue en élévation et en perspective d'un élément formant buse selon l'invention, coupe longitudinalement selon un plan vertical ; et la figure 6 représente une vue en élévation et en perspective d'une paroi de foyer comportant des buses selon l'invention.
Une ~use d'alimentation en air secondaire d'un foyer - de chaudière, notamment destiné à l'incinération de déchets, et réalisé selon un mode préférent.iel de l'invention est représentée par les figures 1 à 5.
Une buse selon l'invention est constituée de deux parties superposées, l'une supérieure 11, l'autre inférieure 12. Ces parties sont jointives par une sur~ace 17 dite de joint s'étendant longitudinalement, selon une direction sensiblement horizontale, c'est-a-dire normale aux faces latérales de l'élément 10 réalisé par la superposition des~
parties supérieure et inférieure 11 et 12. Les deux parties 11 et 12 sont évidées longitudinalement selon une forme qui permet, par accollement des deux parties, de former une buse en creux à l'intérieur de l'élément 10. Les évidements pratiqués dans les parties supérieure et inférieuxe 11 et 12 sont réalisés de manière à ce que la surface de joint 17 soit ~ .

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sensiblement médiane à la buse ainsi formée.
On définira une partie antérieure et une partie postérieure de l'élément 10, la partie antérieure étant située du côté de la bouche de la buse 13, la partie posterieure étant l'autre extrémité, où se raccordent des moyens d'alimentatio~ en air secondaire. Ces moyens d'alimentation en air secondaire, connus par eux-mêmes, ne font pas partie intégrante de l'invention et ne sont pas repré~entés sur les dessins. La buse présente du côté
postérieur de l'élément 10 une première partie 14 de section globalement cylindrique, munie de deux rainures annulaires 21 qui l'entourent concentriquement. Cette partie 14 est destinée à accommoder une saillie des moyens d'alimentation en air secondaire, saillie qui pénètre dans la partie 14 de la buse. La saillie des moyens d'alimentation, la partie 14 de la buse et les rainures annulaires 21 forment des ~oyens de connexion entre la buse et les moyens d'alimentation en air secondaire.
La buse présente à la suite de la partie 14 une partie intermédiaire cylindrique 15 de diamètre inférieur à
celui de la partie 14.
Une partie antérieure de la buse 16, globalement en forme de bec aplati, relie l'extrémité de la partie 15 à
l'embouchure de la buse 13. Le contour supérieur 20 de la partie 16 représenté sur la coupe lon~itudinale de la figure 1 comporte un premier segment qui prolonge linéairement le contour supérieur de la partie 15 cylindrique, puis sensiblement au niveau du milieu de la partie 16 s'incur~e, définissant un arc de-cercle ensuite prolongé par un dernier segment rectiligne s'étendant jusqu'à la bouche de la buse 13. L'inclinaison du contour 20 se fait vers le bas, ce qui fait que l'épaisseur longitudinale de la partie supérieure l1 de l'élément 10 est plus importante au niveau de l'embouchure 13 qu'au niveau de la jonction entre les parties 15 et 16.
Le contour inférieur 19 de la partie antérieure 16 de la buse s'élève en convergence depuis la jonction avec la partie 15 vers le contour 20 jusqu'au niveau longitudinal .

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médian de la partie antérieure 16 où le contour 20 s'incurve.
Le contour 1~ dans cette zone médiane de la partie antérieure 16 s'incurve également définissant un arc de cercle qui est ensuite prolongé par un segment de droite s'étendant vers l'embouc~lure 13 et vers le bas. Néanmoins, l'inclinaison du segment rectiligne le plus proche de l'embouchure 13 du contour 19 est inférieure à celle du segment correspoIldant du contour 20. Ainsi, jusqu'à l'embouchure 13 et dans toute la partie antérieure 16 de la buse, les contours 19 et 20 tendent à converger, ce qui correspond à un ré-trécissement de la section longitudinale de la buse dans cette partie. Le contour 19, dans la partie antérieure 16 de la buse est sensiblement symétrique par rapport à une ligne perpendiculaire à la surface inférieure de la partie 12 de l'elément 10 et médiane à la partie antérieure 16 de la buse.
La surface de joint 17 s'étend sensiblement horizontalement et longitudinalement dans une position médiane à la buse ; elle s'incurve dans la partie antérieure 16 de celle-ci, restant sensiblement à mi-distance des deux contours 19 et 20.
Comme représenté figure 2, la section de la buse selon la surface de joint 17 s'étend en forme trapézoidale isocèle dans la partie antérieure 16. Ceci correspond à un élargissement de la buse à partir de la jonction entre la partie intermédiaire 15 et la partie antérieure 16 jusqu'à
l'embouchure I3 de cette buse. L'embouchure 13 de la buse est une ouverture ménagée de façon coplanaire dans la face antérieure de l'élément 10. Comme le montre la figure 4, cette embouc]1ure 13 présente globalement la forme d'un stade c'est-à-dire : une forme sensiblement rectangulaire dont les deux côtés les plus petits seraient arrondis en demi-cercles, comme le montre la figure 4. La surface de joint 17 qui traverse l'embouchure 13 de façon médiane présente de part et d'autre de ladite embouchure deux décrochements symétriques 18 de sections transversales globalement trapézoidales.
Comme le montre la figure 2, les parties 11 et 12 formant buse comportent deux évidements latéraux 22 ' .
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-globalement en forme de portion de cylindre et s'étendant symétriquement de part et d'autre de l'axe longltudinal de l'élément 10 normalement par rapport à la surface de joint 17~ Dans ce mode de réalisation de l'inven~ion, la partie antérieure de l'élémen~ 10 se trouvant en avant des évidements latéraux est d'une largeur supérieure à celle de la partie postérieure se trouvant en arri.ère des évidements lateraux 22. Comme on peut le voir représenté aux figures 2 et 3, les évidements latéraux 22 s'élargissent l'un dans la partie supérieure 11, l'autre dans la partie inférieure 12 selon une forme sensiblement de demi-entonnoir respectivement vers le sommet et la base de l'élement 10.
Du fait de l'écartement des deux décrochements longitudinaux 18, ceux-ci sont interrompus par les évidements lateraux 22. Il est à noter que dans le mode de réalisation selon l'in~ention décrit, les décrochements longitudinaux 18 séparés en deux parties, l'une antérieure et l'autre postérieure par les évidements latéraux, sont disposés par rapport aux bords latéraux de l'élément 10, de telle manière 20 que chaque partie antérieure d'un décrochement 18 ne se trouve pas en alignement avec sa partie postérieure.
Plus précisément, la distance qui sépare chaque décrochement 18 du bord latéral le plus proche reste constante globalement sur toute la longueur de l'élément 10.
Comme le représente la figure 6, une paroi de foyer 17 selon l'invention, par exemple d'un four d'incinération de déchets, et constitué d'éléments 10 et 26 réalisés en matériau réfractaires, tous étant identiques par leurs dimensions externes. Une nappe de tuyaux 24 cylindriques et 30 parallèles entre eux circule entre les éléments dans les évidements 22 ménagés dans ceux-ci, de tels tuyaux peuvent avantaseusement, permettre une circulation d'eau destinée à
~tre réchauffée par contact avec les briques. En pratique, un ~change thermique permet simultanément de refroidir la paroi, 35 ~vitant ainsi qu'elle ne chauffe de façon excessive, et de chauffer l'eau circulante qui récupère ainsi de l'énergle.
La nappe de tuyaux 24 ainsi formée est sensiblement :``` : :
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parallèle à la face antérieure de la paroi 27 du foyer constitué par l'ensemble des faces antérieures des éléments 10 et des éléments 26 de forme et de dimension identiques. En pratique, une telle nappe ~e tuyaux forme une armature mr~tallique pour la paroi du foyer.
Les tuyaux 24 sont, en pratique, les tubes à eau d'une chaudière.
Les éléments 10 et les éléments 26 sont empilés à la manière de briques, en empilements successifs adjacents reliés entre eu~ par des joints 25~ Les joints 25 relient les surfaces latérales antérieures des éléments adjacents 10 et 26, surfaces se trouvant en avant des tuyaux 24. La largeur posterieure des éléments 26 ou 10 se situant en arrière de la nappe des tuyaux 24 étant inférieure à la largeur antérieure, les empilements d'éléments 10 et 26 ne sont pas lateralement jointifs sur tvute leur pxofondeur. Ceci n'a pas une importance déterminante, les parties antérieures ne servant qu'à maintenir les éléments 26 et 10 en place en empêchant tout déplacement longitudinal de chaque élément par rapport à
la nappe des tuyaux 24 qui viennent ainsi le bloquer. On peut constater que, par une répartition d'un certain nombre d'éléments 10 dans la paroi du foyer, on peut introduire le nombre de buse voulu aux emplacements qui conviennent, sans créer pour cela de discontinuité dans la surface de la paroi du foyer. Il est donc possible d'introduire quelques éIéments en lieu et place d'éléments 26, en pratique des briques, et de les disposer aux endroits convenables, ceci sans inconvénient pour la cOnstructiQn de la paroi 27. La mise en place des éléments 10 ou 26 se fait de façon identique qrâce 30 RUX formes evasées en demi-entonnoirs que présentent les évidements latéraux 22 de ces éléments, ce qui permet de les disposer d'abord en biais entre deux tuyaux 24 adjacents, et ensuite de les mettre en place par simple basculement.
Il est avantageux de réaliser la paroi. de foyer en carbure de silicium. L'usa~e de ce matériau favorise l'échange thermique entre la paroi et la nappe de tu~aux.
Il est possible selon à l'invention de réaliser des - :. - ~. , . : , :

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buses en deux parties 11, 12, comme dëcrit ci-avant, chacune desdites parties étant mGulée dans le même matériau que les briques réfractaires 26, en carbure de silicium en l'espèce.
Une buse selon l'invention est réalisée par simple pressage en superposition selon la surface de joint 17 des parties inférieure et supérieure 12 et 11 d'un élément 10 selon l'invention. Les décrochements 18 longitudinaux de la surface de joint 17 permettent une juxtaposition précise dans l'espace des parties supérieure et inférieure 11 et 12 de l'elément 10. Il est possible, selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, de prévoir des décrochements 18 à
la surface de joint 17 légèrement plus profonds dans la partie comportant le décrochement rentrant, la partie supérieure dans l'exemple représenté, que les décrochements saillants~ ici de la partie inférieure. Ceci permet d'introduire dans un espace ainsi ménagé dans le fond de ces décrochements un joint fixateurl de ciment par exemple. Un tel joint fixateur permet de solidariser de façon non amovible les parties 11 et 12 de l'élément 10. L'élément 10 ainsi réalisé devient monobloc, peut se manipuler comme tel et faire partie inté~rante de la paroi du foyer, de la même manière qu'une brique 26, tout en incluant une buse a ~ alimentation en air secondaire ne présentant aucune saillie sur la face avant, d'une part, et ne comportant aucune pièce métallique, d'autxe part. Le carbure de silicium est choisi comme matériau réfractaire dans le mode de réalisation préférentiel de l'invention, mais il est également possible à
l'homme de l'art de choisir tout autre matériau réfractaire convenable. De même, la forme de la buse peut être adaptée aux besoins particuliers du mode de réalisation choisi par l'homme de l'art, de même que les moyens de connexion de la buse avec les moyens d'amenée d'air secondaire peuvent être différents. Il peut être également possible d'envisager d'autres moyens de montage des éléments entre les tuyaux adjacents d'une nappe de tuyaux, lesdits tuyaux n'étant pas nécessairement verticaux. On peut également concevoir de réaliser des éléments 10 selon l'invention en deux parties se ~ . ~i2S2~;7~

réunissant selon un plan de joint longitudinalement ~ertical, c'est-à-dire sensiblement parallèle aux parois latérales de l'élément. Les décrochements de centrage du plan de joint peuvent egalement être remplacés par divers dispositifs comme ! 5 par exemple des plots mâles et ~emelles ou tout autre dispositif qui sera déterminé par l'homme de l'art D'une manière générale l'invention ne se limite pas au mode de réalisation préférentiel décrit mais inclut toutes les vaxiantes et améliorations qui pourraient lui ê-tre apportées par l'homme de l'art.

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Claims (7)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit :

1) Paroi de foyer, notamment de chaudière d'incinération, du genre constituée d'éléments de deux sortes assemblés à la manière de briques, des éléments d'une première sorte étant évidés et formant buses d'alimentation dudit foyer en air secondaire, les éléments d'une deuxième sorte étant des briques pleines, tous les éléments étant disposés autour de tuyaux aptes à véhiculer un fluide de refroidissement, les tuyaux étant disposés en nappe et constituant une armature métallique pour la paroi, chaque élément de la première sorte formant buse étant constitué de deux parties évidées longitudinalement assemblées selon une surface de joint d'orientation globale sensiblement horizontale et les buses débouchant à l'intérieur du foyer dans une face de chacun des éléments de la première sorte généralement plane et raccordée de façon continue avec les faces correspondantes des éléments voisins.

2) Paroi de foyer selon la revendication 1, dans laquelle les tuyaux disposés en nappe sont entièrement noyés dans la paroi de manière à être isolés du foyer.

3) Paroi de foyer selon la revendication 1, dans laquelle les éléments des deux sortes constituant la paroi sont en carbure de silicium.

4) Paroi de foyer selon la revendication 1, dans laquelle les tuyaux sont des tubes à eau d'une chaudière, aptes à recevoir de l'énergie thermique par contact avec l'élément de la paroi.

5) Paroi de foyer selon la revendication 1, dans laquelle chaque élément comporte deux évidements latéraux, d'orientation générale sensiblement verticale, agrandis sensiblement en forme de demi-entonnoirs symétriquement par rapport à l'axe longitudinal de l'élément correspondant, de manière à permettre leur mise en place, par basculement axial, entre deux tuyaux voisins.

6) Paroi de foyer selon la revendication 1 dans laquelle les buses formées par les éléments de la première sorte présentent au moins une partie arquée, interdisant tout déplacement longitudinal d'une partie de l'élément par rapport à l'autre.

7) Paroi de foyer selon la revendication 6 dans laquelle la surface de reccordement des deux parties des éléments formant buse comporte deux décrochements longituainaux de part et d'autre des évidements, aptes à
interdire toute translation latérale d'une partie par rapport à l'autre et les deux décrochements longitudinaux présentent une section transversale trapézoïdale.