EP0129486A1 - Chaudière compacte à lit fluidisé - Google Patents

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Creusot Loire SA
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Charbonnages de France CDF
Creusot Loire SA
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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    • F22—STEAM GENERATION
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    • F22B37/02—Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/40—Arrangements of partition walls in flues of steam boilers, e.g. built-up from baffles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B31/00—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus
    • F22B31/0007—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed
    • F22B31/0015—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type
    • F22B31/003—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type with tubes surrounding the bed or with water tube wall partitions
    • F22B31/0038—Modifications of boiler construction, or of tube systems, dependent on installation of combustion apparatus; Arrangements of dispositions of combustion apparatus with combustion in a fluidized bed for boilers of the water tube type with tubes surrounding the bed or with water tube wall partitions with tubes in the bed

Definitions

  • the present invention relates to a compact fuel combustion boiler using a fluidized bed.
  • Fluidized bed boilers include a combustion chamber where the fuel is introduced and suspended, by an ascending stream of combustion air entraining a more or less significant part of ash which it is interesting to recycle to facilitate the adjustment of the bed temperature and / or to ensure perfect combustion.
  • the ash recovery is generally carried out before the exchange beam by convection in order to protect the latter from erosion phenomena. In this case, ash collection is usually ensured by dust removal equipment not integrated into the boiler.
  • the design of these boilers is bulky and leads to the use of relatively long ducts.
  • the boiler according to the invention comprises a combustion chamber for fuel with a fluidized bed which communicates with an exchange enclosure containing layers of water tubes heated by the combustion fumes and within which is an exchange chamber and dedusting system which is equipped with water tubes and contains a vertical internal partition dividing it into two half-chambers communicating with each other at their lower part and one of which communicates with the upstream part of the enclosure by an inlet orifice located in the upper part and. constrains the fumes to carry out a descending course and the other of which communicates with the downstream part of the enclosure by an outlet orifice situated in the upper part and constrains the fumes to carry out an ascending course.
  • the inlet orifice is located laterally with respect to the interior partition and faces a perpendicular wall of the chamber so that the fumes enter substantially parallel to said partition and are stopped by said wall so as to change direction and to be dusted.
  • the exchange and dedusting chamber has a hopper at the bottom.
  • Figure 1 is a general view, in vertical section, of the boiler.
  • Figure 2 shows schematically, in perspective, the exchange and dust removal chamber forming part of the boiler.
  • the boiler comprises a combustion chamber 1 of the fluidized bed type. It consists of a refractory enclosure 11 which contains the fluidized bed 12 of coal. This is introduced into the enclosure by a supply mouth 13. The bed is suspended by an ascending air stream which is injected at the bottom of the enclosure by injection nozzles 14 supplied with air. Combustion is initiated by the start-up burner 15.
  • the enclosure is equipped, in the lower part, with a lateral outlet mouth 16 which allows the ash to be removed and, above, a lateral inlet mouth 17 which allows the introduction of recycled ash.
  • the combustion chamber 1 communicates with an exchange enclosure 2 containing water tubes 6 and 7 housed inside an external envelope 21 and heated by the combustion fumes which are channeled towards the outlet 22.
  • the fumes flow successively in an exchange chamber 3 then in an exchange and dedusting chamber 4 then in a terminal exchange chamber 5 which leads to the outlet 22.
  • the exchange chamber 3 which overhangs the fluidized bed forms a chimney lined with vertical tubes 6. These tubes are integrated into walls 31 which are formed by sheets closing the gaps between the tubes. A thermal insulation is interposed between the walls 31 and the casing 21.
  • the tubes 6 are connected at their lower end to a lower supply belt and at their upper end to a vapor release manifold.
  • the tubes of the wall 31 are interrupted on the side of the chamber 4 so as to provide an inlet orifice 46.
  • the exchange and dust removal chamber 4 is delimited by a common wall 31 forming the inlet orifice and by walls 41. Tubes 6 are integrated in the walls 41 made of sheets closing the gaps between the tubes.
  • This chamber contains a vertical interior partition 42 which can be produced by means of water circulation tubes. It divides the room into two half-rooms 43 and 44, these two half-rooms communicating at the bottom of the partition by a communication orifice 45.
  • the upstream half-chamber 43 communicates with the chamber 3 via the inlet orifice 46 located in the upper part.
  • the downstream half-chamber 44 communicates with the terminal chamber 5 via an outlet orifice 47 located in the upper part.
  • Vertical tubes 6 are integrated in the walls 41 and in the partition 42 which consist of tbles closing the gaps between the tubes.
  • the tubes of the interior partition open out at their ends into a supply manifold and into a clearance manifold.
  • the tubes of the walls open at their ends into a supply manifold and into a release tube.
  • the exchange and dusting chamber has a hopper 48 at the bottom for recovering the ash for recycling to the mouth 17 and / or for evacuating it.
  • the inlet orifice 46 is located laterally with respect to the internal partition 42 and faces a wall 41 perpendicular so that the fumes enter substantially parallel to the partition and are stopped by said opposite wall 41.
  • the fumes descend into the half-chamber 43 along the partition 42 and pass through the orifice 45 then rise up in the half-chamber 44 towards the outlet orifice 47.
  • the position of the partition 42, as well as its height, have been defined so that the ashes retained and collected in the hopper 48 are not taken up by the fumes.
  • the table below groups together the collection efficiencies of the dedusting chamber, obtained on a model, as a function of the ash load of the fumes and the height of the partition 42 when the latter is positioned. near inlet 46.
  • the terminal chamber 5 contains vertical tubes 6 which are connected to a collecting tank 8 equipped with devices for drying the steam and located at the top and to a tank 9 located at the bottom.
  • the steam collected in the release manifolds is led to the collecting tank 8 which also receives the steam produced by the tubes of the chamber 5.
  • the bundle 7 constitutes a superheater.

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Abstract

L'invention se rapporte à une chaudière comportant une chambre de combustion (1) à lit fluidisé qui communique avec une enceinte d'échange (2) contenant des tubes d'eau (6, 7) chauffés par les fumées de combustion et au sein de laquelle est disposée une chambre d'échange et de dépoussiérage (4) qui est équipée de tubes d'eau (6) et contient une cloison intérieure verticale (42) la divisant en deux demi-chambres (43, 44) communiquant l'une avec l'autre et dont l'une communique avec la partie amont (3) de l'enceinte par un orifice d'entrée (46) situé en partie haute et contraint les fumées à effectuer un parcours descendant le long de la cloison et dont l'autre, communique avec la partie aval (5) de l'enceinte par un orifice de sortie (47) situé en partie haute et contraint les fumées à effectuer un parcours ascendant.

Description

  • La présente invention se rapporte à une chaudière compacte à combustion de combustible par lit fluidisé.
  • Les chaudières à lit fluidisé comprennent une chambre de combustion où le combustible est introduit et mis en suspension, par un courant ascendant d'air comburant entrainant une partie plus ou moins importante de cendres qu'il est intéressant de recycler pour faciliter le réglage de la température du lit et/ou pour assurer une combustion parfaite. La récupération des cendres s'effectue généralement avant le faisceau d'échange par convection dans le but de protéger ce dernier des phénomènes d'érosion. Dans ce cas la captation des cendres est habituellement assurée par un équipement de dépoussiérage non intégré à la chaudière. La conception de ces chaudières est encombrante et conduit à utiliser des gaines relativement longues.
  • La présente invention a pour but de fournir une chaudière à lit fluidisé dotée d'un système de dépoussiérage intégré procurant une réduction de l'encombrement et de la longueur des gaines et un dépoussiérage particulièrement efficace.
  • La chaudière selon l'invention comporte une chambre de combustion de combustible à lit fluidisé qui communique avec une enceinte d'échange contenant des nappes de tubes d'eau chauffés par les fumées de combustion et au sein de laquelle est disposée une chambre d'échange et de dépoussiérage qui est équipée de tubes d'eau et contient une cloison intérieure verticale la divisant en deux demi-chambres communiquant l'une avec l'autre à leur partie inférieure et dont l'une communique avec la partie amont de l'enceinte par un orifice d'entrée situé en partie haute et . contraint les fumées à effectuer un parcours descendant et dont l'autre communique avec la partie aval de l'enceinte par un orifice de sortie situé en partie haute et contraint les fumées à effectuer un parcours ascendant.
  • Selon une caractéristique, l'orifice d'entrée est situé latéralement par rapport à la cloison intérieure et fait face à une paroi perpendiculaire de la chambre de manière que les fumées entrent sensiblement parallèlement à ladite cloison et soit arrêtées par ladite paroi de manière à changer de direction et à être dépoussiérées.
  • Selon une autre caractéristique, la chambre d'échange et dépous- sièrage comporte une trémie à la partie inférieure.
  • L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation donné à titre d'exemple et représenté par les dessins annexés.
  • La figure 1 est une vue générale, en coupe verticale, de la chaudière.
  • La figure 2 représente schématiquement, en perspective, la chambre d'échange et de dépoussiérage faisant partie de la chaudière.
  • La chaudière comprend une chambre de combustion 1 du type à lit fluidisé. Elle se compose d'une enceinte réfractaire 11 qui contient le lit fluidisé 12 de charbon. Celui-ci est introduit dans l'enceinte par une bouche d'alimentation 13. Le lit est mis en suspension par un courant d'air ascendant qui est injecté au bas de l'enceinte par des buses d'injection 14 alimentées en air. La combustion est amorcée par le brûleur de démarrage 15. L'enceinte est équipée, en partie basse, d'une bouche de sortie latérale 16 qui permet d'évacuer les cendres et, plus haut, d'une bouche d'entrée latérale 17 qui permet l'introduction de cendres recyclées.
  • La chambre de combustion 1 communique avec une enceinte d'échange 2 contenant des tubes d'eau 6 et 7 logés à l'intérieur d'une enveloppe extérieure 21 et chauffés par les fumées de combustion qui sont canalisées vers la sortie 22.
  • Les fumées s'écoulent successivement dans une chambre d'échange 3 puis dans une chambre d'échange et de dépoussiérage 4 puis dans une chambre d'échange terminale 5 qui débouche sur la sortie 22.
  • La chambre d'échange 3 qui surplombe le lit fluidisé forme une cheminée tapissée par les tubes verticaux 6. Ces tubes sont intégrés dans des parois 31 qui sont constituées par des tôles fermant les intervalles entre les tubes. Un calorifuge est interposé entre les parois 31 et l'enveloppe 21. Les tubes 6 sont raccordés à leur extrémité inférieure à une ceinture d'alimentation inférieure et à leur extrémité supérieure à un collecteur de dégagement de vapeur. Les tubes de la paroi 31 sont interrompus du côté de la chambre 4 de manière à ménager un orifice d'entrée 46.
  • La chambre d'échange et de dépoussiérage 4 est délimitée par une paroi commune 31 formant l'orifice d'entrée et par des parois 41. Des tubes 6 sont intégrés dans les parois 41 constituées de tôles fermant les intervalles entre les tubes.
  • Cette chambre contient une cloison intérieure verticale 42 qui peut être réalisée au moyen de tubes à circulation d'eau. Elle divise la chambre en deux demi-chambres 43 et 44, ces deux demi-chambres communiquant au bas de la cloison par un orifice de communication 45. La demi-chambre amont 43 communique avec la chambre 3 par l'orifice d'entrée 46 situé en partie haute. La demi-chambre aval 44 communique avec la chambre terminale 5 par un orifice de sortie 47 situé en partie haute.
  • Des tubes verticaux 6 sont intégrés dans les parois 41 et dans la cloison 42 qui sont constituées par des tbles fermant les intervalles entre les tubes. Les tubes de la cloison intérieure débouchent à leurs extrémités dans un collecteur d'alimentation et dans un collecteur de dégagement. Les tubes des parois débouchent à leurs extrémités dans un collecteur d'alimentation et dans un tube de dégagement. La chambre d'échange et de dépoussiè- rage comporte à la partie inférieure une trémie 48 permettant de récupérer les cendres pour les recycler vers la bouche 17 et/ou de les évacuer.
  • L'orifice d'entrée 46 est 'situé latéralement par rapport à la cloison intérieure 42 et fait face à une paroi 41 perpendiculaire de manière que les fumées entrent sensiblement parallèlement à la cloison et soient arrêtées par ladite paroi opposée 41. Les fumées descendent dans la demi-chambre 43 le long de la cloison 42 et passent par l'orifice 45 puis remontent dans la demi-chambre 44 vers l'orifice de sortie 47.
  • Du fait des brusques changements de direction des fumées dans la chambre 4, celles-ci se séparent des cendres qu'elles contiennent.
  • La position de la cloison 42, ainsi que sa hauteur ont été définies de manière que les cendres retenues et collectées dans la trémie 48 ne soient pas reprises par les fumées.
  • A titre d'exemple, le tableau ci-dessous regroupe les rendements de captation de la chambre de dépoussiérage, obtenues sur maquette, en fonction de la charge en cendres des fumées et de la hauteur de la.cloison 42 quand celle-ci est positionnée près de l'orifice d'entrée 46.
    Figure imgb0001
  • La chambre terminale 5 contient des tubes verticaux 6 qui sont connectés à un réservoir collecteur 8 équipé de dispositifs pour le séchage de la vapeur et situé à la partie supérieure et à un réservoir 9 situé à la partie inférieure.
  • La vapeur collectée dans les collecteurs de dégagement est conduite au réservoir collecteur 8 qui reçoit par ailleurs la vapeur produite par les tubes de la chambre 5.
  • Le faisceau 7 constitue un surchauffeur.
  • Il est bien entendu que l'on peut, sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et des perfectionnements de détail et de même envisager l'emploi de moyens équivalents.

Claims (3)

1.- Chaudière comportant une chambre de combustion (1) à lit fluidisé qui communique avec une enceinte d'échange (2) contenant des tubes d'eau (6, 7) chauffés par les fumées de combustion et au sein de laquelle est disposée une chambre d'échange et de dépoussiérage (4) qui est équipée de tubes d'eau (6) et contient une cloison intérieure verticale (42) la divisant en deux demi-chambres (43, 44) communiquant l'une avec l'autre à leur partie inférieure et dont l'une communique avec la partie amont (3) de l'enceinte (2) par un orifice d'entrée (46) situé en partie haute et contraint les fumées à effectuer un parcours descendant;dont l'autre communique avec la partie aval (5) de l'enceinte (2) par un orifice de sortie (47) situé en partie haute et contraint les fumées à effectuer un parcours ascendant, e
caractérisée par le fait que l'orifice d'entrée (46) est situé latéralement par rapport à la cloison intérieure (42) et fait face à une paroi perpendiculaire (41) de manière que les fumées entrent sensiblement parallèlement à ladite cloison (42) et soient arrêtées par ladite paroi (41) de manière à changer de direction et à être dépoussiérées.
2.- Chaudière selon la revendication 1,
caractérisée par le fait que la cloison intérieure (42) comporte des tubes d'eau (6).
3.- Chaudière selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisée par le fait que la chambre d'échange et de dépoussiérage (4) comporte, à la partie inférieure, une trémie (48) pour collecter les cendres.
EP84401294A 1983-06-21 1984-06-21 Chaudière compacte à lit fluidisé Expired EP0129486B1 (fr)

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