EP1573249A1 - Systeme de chauffe indirecte avec valorisation des particules de combustible ultra fines - Google Patents

Systeme de chauffe indirecte avec valorisation des particules de combustible ultra fines

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Publication number
EP1573249A1
EP1573249A1 EP03786069A EP03786069A EP1573249A1 EP 1573249 A1 EP1573249 A1 EP 1573249A1 EP 03786069 A EP03786069 A EP 03786069A EP 03786069 A EP03786069 A EP 03786069A EP 1573249 A1 EP1573249 A1 EP 1573249A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating system
particles
specific
hearth
burners
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03786069A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
François Malaubier
Jean-Michel Tornier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Technology GmbH
Original Assignee
Alstom Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alstom Schweiz AG filed Critical Alstom Schweiz AG
Publication of EP1573249A1 publication Critical patent/EP1573249A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K1/00—Preparation of lump or pulverulent fuel in readiness for delivery to combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D1/00—Burners for combustion of pulverulent fuel
    • F23D1/02—Vortex burners, e.g. for cyclone-type combustion apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
    • F23K2201/10—Pulverizing
    • F23K2201/101—Pulverizing to a specific particle size
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
    • F23K2201/10—Pulverizing
    • F23K2201/103—Pulverizing with hot gas supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2201/00—Pretreatment of solid fuel
    • F23K2201/30—Separating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2203/00—Feeding arrangements
    • F23K2203/20—Feeding/conveying devices
    • F23K2203/201—Feeding/conveying devices using pneumatic means

Definitions

  • the present invention relates to indirect heating systems for burning solid fuels. These systems are characterized by the interposition between the solid fuel grinding station and the hearth of an intermediate silo reserved for pulverized fuel. This type of system is used for fuels that are difficult to burn, such as anthracites or fuels comprising little volatile matter (low volatile bituminous coal in the sense of ASTM), because it allows good separation and optimization of the grinding of the solid fuel on the one hand, and the combustion of said pulverized fuel on the other hand.
  • solid fuel such as coal
  • a crusher where it is crushed and dried thanks to the supply of very hot air or gas.
  • the pulverized fuel is then pneumatically transported to a separator which captures the large particles and returns them to the inlet of the shredder r then one or more cyclones which captures the pulverized fuel and pours it into an intermediate storage silo, sheaths and possibly a gas recirculation fan complete this installation.
  • the grinding system receives air and hot gases for drying the raw fuel. All of these hot gases, as well as those produced by the evaporation of moisture from the fuel, are in excess, so they must be extracted by a "specific sheath known as the dewatering sheath". All these circuits operate at low temperature (around 1,00 ° C). The cyclone does not capture 1 00% of the fine particles of solid fuel which are found in the excess gases. The usual solid fuel concentrations in gases are of the order of 50 to 200 g / m 3 , it is therefore necessary to treat these particles.
  • ultra fine particles can either be returned to the hearth via a fan (rejection of dewatering at the hearth), or collected in a dust collector such as an electrostatic dust collector or a bag filter, and discharged into the intermediate silo where they mix with the other particles from the cyclone (release of dewatering to the atmosphere).
  • a dust collector such as an electrostatic dust collector or a bag filter
  • the gases transporting the ultra-fine particles essentially consist of inert gases such as water vapor coming from the evaporation of the humidity of the fuel, C0 2 in strong concentration, and these gases have a low content in 0 2 because they come from the hot combustion gases taken from the hearth for drying the raw fuel.
  • the concentration of combustible particles in the gases is far from the optimum required for good combustion.
  • the object of the invention is to propose a heating system allowing the recovery and the specific use of the ultra fine particles benefited (that is to say of better quality with respect to combustion) resulting from the passage in the cyclone of the fuel pulverized, and which allows a lowering of the technical minimum of the system without support of noble fuel and a reduction of NOx emissions.
  • the indirect heating system according to the invention is a system in which a solid fuel in the form of particles circulates,
  • a dust collector captures the finest particles which are then introduced into the hearth by at least one specific pipe and burned by at least one specific burner.
  • the ultra fine particles are stored in a specific silo and metered by a feeder then mixed in well defined proportions with air or hot gases then transported to the specific burners by the pipes
  • the injector of the specific burner proper will preferably be of either rectangular or circular section.
  • the fuel to air ratio may be between 5 kg of fuel per kilo of air to 1 kg / 2 kg of air while at the level of injection into the 3 o burners the ratio will be of the order of 1.5 kg / 1 kg of air to 1 kg / 2 kg of air by an additional injection of hot air.
  • the hot air used is called primary air and its temperature is around 250 ° C to 500 ° C, for r particularly difficult to burn fuels such as meta-anthracites, this temperature will be 400 ° C higher.
  • the mixture of air or hot gases and atomized fuel will be at a temperature of the order of 200 to 380 ° C. depending on the proportion of the fuel / air mixture. This high temperature level is very favorable for igniting the fuel and stabilizing the burner flame.
  • the specific burners are arranged in the vicinity of the main burners.
  • the use of these benefited ultra-fine particles produces a high-quality flame which makes it possible to stabilize the combustion of the main burners, which allows a lowering of the minimum possible load without the support of noble fuel. Thanks to this reduction, fuel costs are saved because solid fuel is less expensive than noble fuel such as fuel oil or natural gas. This saving is all the more important as the installation is called upon to operate more often at low load.
  • each series of main burners comprises at least two specific burners.
  • the number of specific burners will be chosen on a case-by-case basis, but at least two specific burners per series of main burners in order to guarantee a good distribution of the different fuels.
  • at least two specific burners will be used, whereas in the case of a tangential heating fireplace, only one specific burner will be sufficient.
  • the indirect heating system is a system in which a solid fuel in the form of particles circulates, comprising a grinding station, a hearth, at least one intermediate silo, a separator, at least one cyclone and possibly a cooling fan. gas recirculation, it is characterized in that a dust collector captures the finest particles which are then introduced into the hearth through specific pipes and injectors downstream of the main burners.
  • the dosage of ultra fine particles and hot air is similar to the previous one, but the particles are brought to new injectors located outside the main combustion zone and placed so that the flames emitted mix with the flame tails of the main burners.
  • the injection of the finest particles is carried out under sub-stoichiometric conditions.
  • the injection under these conditions downstream of the burners of ultra-fine particles promotes the reduction of nitrogen oxides (NOx) emissions.
  • NOx nitrogen oxides
  • the nature te the flow rate of the transport gases for the system which is the subject of the invention are chosen for a stoichiometric combustion of ultra fine particles.
  • the particles collected have a diameter of less than 75 microns. Their size is much smaller than the pulverized fuel circulating in the heating system.
  • the particles captured have a true density of 0.1 to 0.4 kg / dm 3 lower than those of the particles captured by the cyclone.
  • the cyclone will preferably capture the particles rich in the heaviest elements, that is to say in mineral matter and in particular in pyrites.
  • this ultra-fine fuel has undergone an improvement in its quality, ie a "benefit".
  • the particles recovered in the dust collector are not only much finer than the main mass of fuel recovered in the silo but they also have a different chemical analysis with a lower ash content and therefore a combustible material content (fixed carbon and materials volatile) higher than in the main fuel recovered in the silo.
  • part of the captured particles is introduced into the injectors located downstream of the burners.
  • the combination of the specific burners and the injectors placed downstream makes it possible to use the ultra fine particles either in the special burners, or in the downstream injectors, or simultaneously in the two types of injectors.
  • the specific burners For example for low loads of the heating system we will use the specific burners and for a higher load of the system we will complement the downstream injectors. It will thus be possible to lower the minimum possible load without the support of noble fuel and therefore to achieve savings since the cost of solid fuel is lower than that of noble fuels such as fuel oil or natural gas. The savings are all the more important as the installation is called upon to operate more frequently at low load.
  • the hearth is double vault. In this heating system the main burners and the specific burners are located in the vaults. This type of stove is used to burn anthracite or lean coal.
  • the hearth is front-heated.
  • the main burners and the specific burners are placed on at least one of the walls of the hearth.
  • the hearth is tangentially heated.
  • the main burners and the specific burners are located in the corners of the hearth.
  • the specific burners can and placed in the angles between the main burners or on the faces of the hearth near the main burners.
  • the downstream injectors are placed above the main burners either in the corners or in the faces of the hearth.
  • the solid fuel is lean coal. Indeed, it is difficult to burn without resorting to the combustion of an external fuel because it is poor in volatile matter, and it releases a lot of NOx.
  • the system allows enhance ultra fine particles and therefore improve the combustion of lean coals.
  • FIG. 1 is a view of the state of the art of an indirect heating system with reinjection of the dewatering into the hearth
  • FIG. 2 is a view of another state of the art of an indirect heating system with rejection of dewatering to the atmosphere
  • - Figure 3 is a view of a heating system according to the invention with a double arch fireplace
  • FIG. 4 is a view of a heating system according to the invention with a hearth with frontal or tangential heating
  • FIG. 5 is a detailed view of the burners.
  • the same references will be used for the parts of the same function in the different variants.
  • the existing indirect heating systems 1 include a silo 2 where the raw fuel is stored, a crusher 3 where the raw fuel arrives via a line 20 and where it is crushed and dried thanks to the addition of very hot air or gases via line 21.
  • the pulverized fuel thus formed is transported via line 30 pneumatically to a separator 4 which collects only large particles and returns them to the inlet of the crusher 3 via line 40.
  • the others particles are sent through line 41 to one or more cyclones 5 which have the function of capturing the pulverized fuel which then pours into an intermediate storage silo 6 and then is sent through channel 51 to the main burners 70 to be burned in the hearth 7.
  • the gases leaving the cyclone 5 are returned to the circuit by the sheath 50 thanks to the fan 42.
  • the grinding system receives air or hot gases through the sheath 21 and itself produces excess gases such as water vapor resulting from the evaporation of moisture from the fuel, it is therefore necessary for the system works correctly extract the gases through a sheath 8 called the dewatering sheath.
  • Cyclone 5 cannot have a capture efficiency of 1 00% of fine particles, these are found with the excess gases which are returned to the circuit using the recirculation fan
  • the usual solid fuel concentrations are of the order of 50 to 200 g / m 3 .
  • the particles are reinjected into the hearth 7 via a fan 9 through the sheath 8.
  • the fine particles contained in the gas of the sheath 8 are collected by a dust collector 10, of the electrostatic dust collector or bag filter type, then the ultra fine particles are then sent to the silo 6 where they mix with the other particles already recovered by cyclone 5, while the gases are released into the atmosphere via line 1 00.
  • a second silo 60 is provided to receive the ultra fine particles which are then directed by the sheath 52 or 53 to the hearth 7 where they are burned.
  • the ultra fine particles are burned either in specific burners 71 or in specific injectors 72.
  • the system according to the invention operates as follows: the particles of ground fuel which escape the capture of the cyclone 5 are oriented towards the dust collector. 1 0 by the sheath 8, the gases are then sent to the atmosphere via the sheath 100 while I ⁇ 3 ultra fine particles are stored in the additional silo 60. From this silo 60, part of the particles is sent to the burners 71 by the sheath 52 while the other part is sent to the injectors rs 72 by the sheath 53.
  • the specific burners 71 are arranged in the vicinity of the main burners 70, as can be seen in FIG. 5 the main burners 70 are aligned in series and the specific burners 71 are arranged, either on either side of each series, or between the burners
  • the burners 71 can be arranged either in the corners of the hearth 7 or on faces of the hearth 7 near the main burners 70.
  • Feeders 61 and 62 are used to dose the quantity of fine particles in order to allow their transport in the sheaths 52 and 53.
  • the particles are transported using hot air or hot gases arriving through the conduits 52a and 53a. Additional injection at the specific burners 71 is possible by additional injection of air or hot gases (not shown). It is thus possible to adjust the fuel concentration.

Landscapes

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Abstract

Le système de chauffe indirecte selon l'invention est un système dans lequel circule un combustible solide sous forme de particules, comportant une station de broyage, un foyer (7), au moins un silo intermédiaire, un séparateur, au moins un cyclone et éventuellement un ventilateur de recirculation des gaz, il est caractérisé en ce qu'un dépoussiéreur (10) capte les particules les plus fines qui sont ensuite introduites dans le foyer (7) par au moins une canalisation spécifique (52) et brûlées par au moins un brûleur spécifique (71). Les particules ultra fines sont stockées dans un silo spécifique (10) et dosées dans un alimentateur (61) puis mélangées dans des proportions bien définies avec de l'air chaud puis transportées jusqu'au brûleur spécifique (71) par la canalisation spécifique (52).

Description

SYSTEME DE CHAUFFE INDIRECTE AVEC VALORISATION DES PARTICULES DE COMBUSTIBLE ULTRA FINES
La présente invention concerne les systèmes de chauffe indirecte destinés à brûler des combustibles solides. Ces systèmes se caractérisent par l'interposition entre la station de broyage du combustible solide et le foyer d'un silo intermédiaire réservé au combustible pulvérisé. On utilise ce type de système pour les combustibles difficiles à brûler, comme les anthracites ou les combustibles comprenant peu de matières volatiles (low volatile bituminous coal au sens de l'ASTM), car il permet de bien séparer et d'optimiser le broyage du combustible solide d'une part, et la combustion dudit combustible pulvérisé d'autre part.
Il existe plusieurs types de système de chauffe indirecte: ceux avec réinjection de l'exhaure (produits issus de la séparation du combustible pulvérisé et des gaz ayant servi au séchage et au transport dudit combustible) dans le foyer et ceux avec rejet de l'exhaure à l'atmosphère.
Ces systèmes fonctionnent de la façon suivante: le combustible solide, comme par exemple du charbon, est stocké dans un silo puis convoyé vers un broyeur où il est broyé et séché grâce à l'apport d'air ou de gaz très chaud. Le combustible pulvérisé est ensuite transporté pneumatiquement vers un séparateur qui capte les grosses particules et les renvoie à l'entrée du broyeu r puis un ou plusieurs cyclones qui capte le combustible pulvérisé et le déverse dans un silo intermédiaire de stockage, des gaines et éventuellement un ventilateur de recirculation de gaz complètent cette installation.
Le système de broyage reçoit de l'air et des gaz chauds destinés au séchagθ du combustible brut. Tous ces gaz chauds ainsi que ceux produits par l'évaporation de l'humidité du combustible sont excédentaires, il faut donc les extraire par une "gaine spécifique dite gaine d'exhaure". Tous ces circuits fonctionnent à basse température (environ 1 00°C) . Le cyclone ne capte pas 1 00% des fines particules du combustible solide qui se retrouvent dans les gaz excédentaires. Les concentrations usuelles en combustible solide dans les gaz sont de l'ordre de 50 à 200g/m3, il est donc nécessaire de traiter ces particules. Ces particules ultra fines peuvent, soit être renvoyées dans le foyer via un ventilateur (rejet d'exhaure au foyer), soit captées dans un dépoussiéreur tel qu'un dépoussiéreur électrostatique ou un filtre à manches, et déversées dans le silo intermédiaire où elles se mélangent avec les autres particules issues du cyclone (rejet d'exhaure à l'atmosphère).
Ces techniques sont satisfaisantes pour la plupart des combustibles, mais elles sont beaucoup moins performantes pour les combustibles les moins riches en matières volatiles. En particulier, à basse charge il est nécessaire d'introduire des combustibles nobles tels que du fioul ou du gaz naturel pour soutenir la combustion.
En effet, lorsque l'exhaure est réinjecté dans le foyer, les gaz transportant les particules ultra fines sont essentiellement constituées de gaz inertes comme de la vapeur d'eau provenant de l'évaporation de l'humidité du combustible, du C02 en forte concentration, et ces gaz ont une basse teneu r en 02 car ils proviennent des gaz chauds de combustion prélevés dans le foyer pour le séchage du combustible brut. De plus, la concentration en particules combustibles dans les gaz est très éloignée de l'optimum requis pour une bonne combustion.
La combustion des particules est d'autant plus difficile à réaliser qu'il faut trouver un compromis entre l'injection des particules suffisamment proche de la flamme principale pour que l'inflammation des particules ultra fines bénéficie des hautes températures régnant dans cette zone et l'injection suffisamment loin de la flamme pour que celle-ci ne soit pas perturbée par la masse de gaz inertes relativement froids injectés avec les particules ultra fines. Le choix de la zone d'injection est donc particulièrement difficile à trouver et nécessite une grande expérience. Lorsque l'exhaure est renvoyée dans l'atmosphère, cas des combustibles difficiles car moins riches en matières volatiles, les particules ultra fines venant du dépoussiéreur sont mélangées avec le combustible plus grossier dans le silo intermédiaire, ces particules qui
5 se sont bonifiées ne peuvent donc pas être exploitées.
L'objet de l'invention est de proposer un système de chauffe permettant la récupération et l'utilisation spécifique des particules ultra fines bénéficiées (c'est à dire de meilleure qualité vis à vis de la combustion) issues du passage dans le cyclone du combustible 10 pulvérisé, et qui permet un abaissement du minimum technique du système sans soutien de combustible noble et un abaissement des émissions de NOx.
Le système de chauffe indirecte selon l'invention est un système dans lequel circule un combustible solide sous forme de particules,
15 comportant une station de broyage, un foyer, au moins un silo intermédiaire, un séparateur, au moins un cyclone, il est caractérisé en ce qu'un dépoussiéreur capte les particules les plus fines qui sont ensuite introduites dans le foyer par au moins une canalisation spécifique et brûlées par au moins un brûleur spécifique. Les brûleurs
20 spécifiques sont placés de préférence dans la zone des brûleurs principaux. Les particules ultra fines sont stockées dans un silo spécifique et dosées par un alimentateur puis mélangées dans des proportions bien définies avec de l'air ou des gaz chauds puis transportées jusqu'aux brûleurs spécifiques par les canalisations
_5 spécifiques. L'injecteur du brûleur spécifique proprement dit sera de préférence de section soit rectangulaire, soit circulaire.
Ainsi pour le transport des particules jusqu'au brûleur le ratio combustible sur air pourra être compris entre 5kg de combustible par kilo d'air à 1 kg/2kg d'air alors qu'au niveau de l'injection dans les 3o brûleurs le ratio sera de l'ordre de 1 ,5kg/1 kg d'air à 1 kg/2kg d'air par une injection complémentaire d'air chaud. L'air chaud utilisé est appelé air primaire et sa température est de l'ordre de 250°C à 500°C, pou r les combustibles particu lièrement difficiles à brûler comme les méta- anthracites cette température sera supérieure de 400°C. A l'arrivée aux brûleurs principaux, le mélange d'air ou de gaz chauds et de combustible pulvérisé sera à une température de l'ordre de 200 à 380°C selon la proportion du mélange combustible/air. Ce niveau de température élevé et très favorable à l'inflammation du combustible et à la stabilisation de la flamme du brûleur.
Selon une caractéristique particulière, les brûleurs spécifiques sont disposés au voisinage des brûleurs principaux. L'utilisation de ces particules ultra fines bénéficiées produit une flamme de haute qualité qui permet de stabiliser la combustion des brûleurs principaux, ce qui permet un abaissement de la charge minimum possible sans le soutien de combustible noble. G râce à cet abaissement, on réalise une économie sur le coût des combustibles car le combustible solide est moins cher que le combustible noble tel que le fioul ou le gaz naturel. Cette économie est d'autant plus importante que l'installation est appelée à fonctionner plus souvent à basse charge.
Selon une autre caractéristique, chaque série de brûleurs principaux comprend au moins deux brûleurs spécifiques. Le nombre de brûleurs spécifiques sera choisi au cas par cas, mais au minimum deux brûleurs spécifiques par série de brûleurs principaux afin de garantir une bonne répartition des différents combustibles. Dans le cas du foyer à double voûte ou à chauffe frontale on utilisera au moins deux brûleurs spécifiques alors que dans le cas du foyer à) chauffe tangentielle un seul brûleur spécifique sera suffisant.
Le système de chauffe indirecte selon l'invention est un système dans lequel circule un combustible solide sous forme de particules, comportant une station de broyage, un foyer, au moins un silo intermédiaire, un séparateur, au moins un cyclone et éventuellement un ventilateur de recirculation des gaz, il est caractérisé en ce qu'un dépoussiéreur capte les particules les plus fines qui sont ensuite introduites dans le foyer par des canalisations spécifiques et des injecteurs en aval des brûleurs principaux. Le dosage des particules ultra fines et de l'air chaud est similaire au précédent mais les particules sont amenées à de nouveaux injecteurs situés hors de la zone de combustion principale et placés de façon que les flammes issues viennent se mélanger avec les queues de flamme des brûleurs principaux.
Selon une caractéristique particulière, l'injection des particules les plus fines est faite à des conditions sous stœchiométriques. L'injection dans ces conditions en aval des brûleurs des particules ultra fines favorise l'abaissement des émissions d'oxydes d'azote (NOx). Contrairement au système classique de réinjection d'exhaure au foyer pour lequel la nature et le débit des gaz de transport résultent des conditions de fonctionnement du circuit de broyage, la nature te le débit des gaz de transport pour le système objet de l'invention sont choisis pour une combustion sous stœchiométrique des particules ultra fines.
Selon une autre caractéristique, les particules captées ont un diamètre inférieur à 75 microns. Leur taille est nettement inférieure au combustible pulvérisée circulant dans le système de chauffe.
Selon une autre caractéristique, les particules captées ont une masse volumique vraie de 0, 1 à 0,4kg/dm3 inférieure à celles des particules captées par le cyclone. Cette différence s'explique par le fait que le cyclone captera de préférence les particules riches en éléments les plus lourds, c'est à dire en matières minérales et en particulier en pyrites. En d'autres termes, ce combustible ultra fin a subi une amélioration de sa qualité, soit une "benéficiation". Les particules récupérées dans le dépoussiéreur sont non seulement beaucoup plus fines que la masse principale de combustible récupérée dans le silo mais elles présentent de plus une analyse chimique différente avec une teneur en cendre moins élevée et donc une teneur en matières cυmbustibles (carbone fixe et matières volatiles) plus élevée que dans le combustible principal récupéré dans le silo. Selon une caractéristique particulière, une partie des particules captées est introduite dans les injecteurs situés en aval des brûleurs. La combinaison des brûleurs spécifiques et des injecteurs placés en aval permet d'utiliser les particules ultra fines soit dans les brûleurs spéciaux, soit dans les injecteurs avals, soit simultanément dans les deux types d'injecteurs. Par exemple pour les basses charges du système de chauffe on utilisera les brûleurs spécifiques et pour une charge plus élevée du système on mettra en complément en service les injecteurs avals. On pourra ainsi abaisser le charge minimum possible sans soutien de combustible noble et donc réaliser une économie car le coût du combustible solide est plus bas que celui des combustibles nobles tel que le fioul ou le gaz naturel. L'économie est d'autant plus importante que l'installation est appelée à fonctionner plus fréquemment à basse charge. Selon une première variante, le foyer est à double voûte. Dans ce système de chauffe les brûleurs principaux et les brûleurs spécifiques sont situés dans les voûtes. Ce type de foyer est utilisé pour brûler de l'anthracite ou du charbon maigre.
Selon une deuxième variante, le foyer est à chauffe frontale. Les brûleurs principaux ot les brûleurs spécifiques sont placés sur au moins une des parois du foyer.
Selon une troisième variante, le foyer est à chauffe tangentielle. Dans ce cas, les brûleurs principaux et les brûleurs spécifiques sont situés dans les angles du foyer. Les brûleurs spécifiques pourront et placés dans les angles entre les brûleurs principaux ou sur les faces du foyer à proximité des brûleurs principaux. Les injecteurs avals sont placés au-dessus des brûleurs principaux soit dans les angles soit dans les faces du foyer.
Selon une autre caractéristique, le combustible solide est du charbon maigre. En effet, celui-ci est difficile à brûler sans avoir recours à la combustion d'un combustible extérieur car il est pauvre en matières volatiles, et il dégage beaucoup de NOx. Le système permet de valoriser les particules ultra fines et donc d'améliorer la combustion des charbons maigres.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de l'état de la technique d'un système de chauffe indirecte avec réinjection de l'exhaure dans le foyer,
- la figure 2 est une vue d'un autre état de la technique d'un système de chauffe indirecte avec rejet de l'exhaure à l'atmosphère, - le figure 3 est une vue d'un système de chauffe selon l'invention avec un foyer double voûte,
- la figure 4 est une vue d'un système de chauffe selon l'invention avec un foyer à chauffe frontale ou tangentielle,
- la figure 5 est une vue détaillée des brûleurs. On utilisera les mêmes références pour les parties de même fonction dans les différentes variantes.
Les systèmes de chauffe indirecte 1 existants (figure 1 et 2) comprennent un silo 2 où est stocké le combustible brut, un broyeur 3 où arrive le combustible brut par une canalisation 20 et où il est broyé et séché grâce à l'apport d'air ou de gaz très chauds par le conduit 21. Le combustible pulvérisé ainsi constitué est transporté par le conduit 30 pneumatiquement vers un séparateur 4 qui capte uniquement les grosses particules et les renvoie vers l'entrée du broyeur 3 via le conduit 40. Les autres particules sont envoyées par la canalisation 41 vers un ou plusieurs cyclones 5 qui ont pour fonction de capter le combustible pulvérisé qui se déverse ensuite dans un silo intermédiaire 6 de stockage pour ensuite être envoyé par le canal 51 vers les brûleurs principaux 70 pour être brûlés dans le foyer 7. Les gaz sortant du cyclone 5 sont renvoyés dans le circuit par la gaine 50 grâce au ventilateur 42. Le système de broyage reçoit de l'air ou des gaz chauds par la gaine 21 et fabrique lui-même des gaz excédentaires telle que la vapeur d'eau issue de l'évaporation de l'humidité du combustible, il faut donc pour que le système fonctionne correctement extraire les gaz par une gaine 8 dite gaine d'exhaure.
Le cyclone 5 ne peut avoir un rendement de captation de 1 00% des fines particules, celles-ci se retrouvent avec les gaz excédentaires qui sont renvoyés dans le circuit à l'aide du ventilateur de recirculation
42 dans la gaine 50. Les concentrations usuelles en combustible solide sont de l'ordre de 50 à 200g/m3.
Dans le cas de la figure 1 , les particules sont réinjectées dans le foyer 7 via un ventilateur 9 par la gaine 8.
Dans le cas de la figure 2, les particules fines contenues dans le gaz de la gaine 8 sont captées par un dépoussiéreur 10, de type dépoussiéreur électrostatique ou filtre à manches, puis les ultra fines particules sont ensuite envoyées dans le silo 6 où elles se mélangent avec les autres particules déjà récupérées par le cyclone 5, tandis que les gaz sont rejetés dans l'atmosphère via le conduit 1 00.
Dans le système de chauffe indirecte représenté aux figures 3 ou 4, un deuxième silo 60 est prévu pour recevoir les ultra fines particules qui sont ensuite dirigées par la gaine 52 ou 53 vers le foyer 7 où elles sont brûlées.
Les particules ultra fines sont brûlées soit dans des brûleurs spécifiques 71 soit dans des injecteurs spécifiques 72. Le système selon l'invention fonctionne de la façon suivante: les particules de combustible broyé qui échappent à la captation du cyclone 5 sont orientées vers le dépoussiéreu r 1 0 par la gaine 8, les gaz sont ensuite envoyés vers l'atmosphère via la gaine 100 tandis que Iβ3 particules ultra fines sont stockées dans le silo supplémentaire 60. De ce silo 60, une partie des particules est envoyée dans les brûleurs 71 par la gaine 52 tandis que l'autre partie est envoyée vers les injecteu rs 72 par la gaine 53.
Les brûleurs spécifiques 71 sont disposés au voisinage des brûleurs principaux 70, comme on le voit à la figure 5 les brûleurs principaux 70 sont alignés par série et les brûleurs spécifiques 71 sont disposes, soit de part et d'autre de chaque série, soit entre les brûleurs
70.
Dans le cas d'une chauffe taπgeπtielle comme sur la figu re 4, les brûleurs 71 peuvent être disposés soit dans les angles du foyer 7 soit sur des faces du foyer 7 à proximité des brûleurs principaux 70.
Des alimentateurs 61 et 62 servent à doser la quantité de particules u ltra fines afin de permettre leur transport dans les gaines 52 et 53.
Le transport de particules est fait grâce à l'air chaud ou aux gaz chauds arrivant par les conduits 52a et 53a. Une injection complémentaire au niveau des brûleurs spécifiques 71 est possible par l'injection complémentaire d'air ou de gaz chauds (non représentée). Il est ainsi possible de régler la concentration du combustible.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Système de chauffe indirecte (1 ) dans lequel circule un combustible solide sous forme de particules, comportant une station de broyage (3), un foyer (7), au moins un silo intermédiaire (6), un séparaleur s (4) , et au moins un cyclone (5), caractérisé en ce qu'un dépoussiéreu r (10) capte les particules les plus fines qui sont ensuite introduites dans le foyer (7) par au moins une canalisation spécifique (52) et brûlées par au moins un brûleui spécifique (71 ).
2. Système de chauffe selon la revendication 1 , caractérisé en ce que 10 les brûleurs spécifiques (71 ) sont disposés au voisinage des brûleurs principaux (70).
3. Système de chauffe selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque série de brûleurs principaux (70) comprend au moins deux brûleu rs spécifiques (71 ). îs 4. Système de chauffe indirecte (1 ) dans lequel circule un combustible solide sous forme de particules, comportant une station de broyage (3), un foyer (7), au moins un silo intermédiaire (6), un séparateur (4) et au moins un cyclone (5), caractérisé en ce qu'un dépoussiéreur (10) capte les particules les plus fines qui sont
20 ensuite introduites dans le foyer (7) par des canalisations spécifiques (53) et des injecteurs (72) en aval des brûleurs principaux (70) .
5. Système de chauffe selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'injection des particules les plus fines est faite à des conditions _- sous stcechiométriques.
6. Système de chauffe selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules captées ont un diamètre inférieur à 75 microns.
7. Système de chauffe selon l'une quelconque des revendications 30 pérécdentes, caractérisé en ce que les particules captées ont une 7 1 masse volumique vraie de 0, 1 à 0,4kg/dm3 inférieure à celles des particules captées par le cyclone.
8. Système de chauffe selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'une partie des particules captées sont introduites dans les injecteurs (72) situés en aval des brûleurs (70, 71 ).
9. Système de chauffe selon une des revendications précédentes, .caractérisé en ce que le foyer (7) est à double voûte.
1 0. Système de chauffe selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le foyer (7) est à chauffe frontale.
1 1 . Système de chauffe selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le foyer (7) est à chauffe tangentielle.
1 2. Système de chauffe selon un quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le combustible solide est du charbon maigre.
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