EP2113718B1 - Rouleau pour grille de four equipé d'un circuit de refroidissement - Google Patents

Rouleau pour grille de four equipé d'un circuit de refroidissement Download PDF

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EP2113718B1
EP2113718B1 EP09290304.6A EP09290304A EP2113718B1 EP 2113718 B1 EP2113718 B1 EP 2113718B1 EP 09290304 A EP09290304 A EP 09290304A EP 2113718 B1 EP2113718 B1 EP 2113718B1
Authority
EP
European Patent Office
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roller
grid
rings
furnace according
framework
Prior art date
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Active
Application number
EP09290304.6A
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German (de)
English (en)
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EP2113718A2 (fr
EP2113718A3 (fr
Inventor
Bernard Combaneyre
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.)
Vinci Environnement SA
Original Assignee
Vinci Environnement SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Vinci Environnement SA filed Critical Vinci Environnement SA
Priority to PL09290304T priority Critical patent/PL2113718T3/pl
Publication of EP2113718A2 publication Critical patent/EP2113718A2/fr
Publication of EP2113718A3 publication Critical patent/EP2113718A3/fr
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Publication of EP2113718B1 publication Critical patent/EP2113718B1/fr
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H9/00—Revolving-grates; Rocking or shaking grates
    • F23H9/02—Revolving cylindrical grates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H2700/00—Grates characterised by special features or applications
    • F23H2700/004—Rotary grates with horizontal axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23H—GRATES; CLEANING OR RAKING GRATES
    • F23H2900/00—Special features of combustion grates
    • F23H2900/03021—Liquid cooled grates

Definitions

  • the invention relates to a roll for a grate of combustion and / or incineration furnace, and in particular for the incineration of waste.
  • the invention also relates to an incineration furnace and the use of such an oven.
  • rollers for combustion and / or incineration furnaces are well known in the prior art.
  • the rolls are composed of a cylindrical metal frame on which bars are arranged to form a waste support surface. Annular slots are formed to allow combustion air to pass through the roll. Rollers of this type are described in particular in the document EP 0 124 826 . This document shows an oven rack roll according to the preamble of claim 1.
  • the bars on which the waste is placed are subjected to very severe thermal stresses because of the high temperature levels prevailing in the combustion zone and the large temperature differences between the heatings due to the radiation and the contact of the materials in combustion and cooling from the blowing of combustion air.
  • These large thermal stresses cause expansions and contractions of the constituent material of the bars causing dimensional variations and offsets between the bars and thus making possible the passage of clinker or metal casting between the bars.
  • the air passing through the rollers is no longer distributed properly.
  • the grids equipped with such rollers can only partially exploit the calorific value of the waste. Indeed, in order to limit the thermal stresses exerted on the bars, the temperature in the furnace hearth is limited so that the combustion of some waste remains incomplete.
  • rollers with a cooling device for maintaining the bars at a restricted temperature.
  • the document US 5,042,401 describes a roller having hollow longitudinal bars forming the outer surface of the waste support and allowing the passage of a cooling fluid.
  • the bars are fed in parallel by means of a flow distribution device disposed at one end of said roll.
  • the bars undergo significant deformations related to an "all or nothing" exposure in the furnace of the incineration furnace.
  • the risk of blockage of the rollers by the transit areas between two adjacent rollers and / or slag falls in these transit areas are important.
  • the document GB 251 849 describes a roller composed of a cylindrical central tube inside which circulates a cooling fluid and around which are arranged curved bars forming rings around said central tube.
  • the cooling circuit only allows a poor cooling of the surface of the bars actually in contact with the products to be incinerated and the thermal stresses applied on the bars are only slightly decreased.
  • rollers comprising a framework, a support surface mounted around the framework and formed by a conduit for passage of a cooling fluid forming a helical winding around the longitudinal axis of the roller.
  • a cooling fluid forming a helical winding around the longitudinal axis of the roller.
  • the particular shape of the passage of the cooling fluid ensures uniform cooling of the support surface.
  • the shape of the winding serves to purge the air present in the duct during the rotation of the roller.
  • the invention aims to remedy these problems by proposing a roll for an oven rack resistant to the temperature conditions prevailing in the oven, in order to limit the maintenance operations and to allow the incineration of the waste at high temperatures so as to obtain a complete combustion of waste, and whose manufacture, maintenance and assembly are simple.
  • the manufacture and assembly of the rollers according to the invention are relatively easy because the conduit for the passage of cooling is composed of rings simpler to make and assemble than turns.
  • the particular shape of the coolant passage conduit also ensures uniform cooling of the support surface of the fuel.
  • the annular orientation of the conduit limits dilations and contractions. Consequently, the support surface of the fuel is subjected only to slight expansions and / or contractions during the rotation of the roller and its successive exposures to the combustion chamber and, to the blowing zone of the combustion air. Thus, the dimensional variations of the passage means of the oxidizing gas are limited.
  • inter-ring bypasses are fixed to the framework.
  • the frame carries at least one longitudinal assembly plate of the fluid inlets and outlets of the rings to the bridges.
  • the bridges are U-shaped tubes.
  • the cooling fluid inlets and outlets of the rings are arranged in such a way that the cooling fluid circulates in the same direction in each of the rings.
  • the bridges extend in a plane inclined at an angle of between 0 and 90 ° relative to the plane of the rings.
  • the rings comprise a plurality of peripheral sectorial elements communicating via internal connections. Therefore, the mounting of the rings, as well as access to the interior of the roll for maintenance operations and change of elements are simple operations.
  • connections are fixed to the frame.
  • the frame carries longitudinal plates for assembling the ends of the peripheral sectoral elements to the internal connections.
  • connections are U-shaped tubes.
  • the rings consist of six sectoral elements.
  • the invention relates to a combustion and / or incineration furnace comprising a plurality of rollers according to the first aspect of the invention.
  • the invention relates to the use of a combustion furnace according to the second aspect of the invention, in which at least one roller is rotated about its longitudinal axis A in a direction z and the cooling fluid passage is fed so that the cooling fluid moves in a direction w around the framework, inverted with respect to z.
  • the incineration and / or waste combustion furnace illustrated on the figure 1 , is equipped with several rollers 1 according to the invention.
  • the rollers 1 are cascaded and driven in rotation at relatively low speeds, from 0.5 to 3 revolutions / hour approximately, around parallel horizontal axes A in order to allow the waste to advance into the furnace.
  • the grids comprise about 6 rolls of about 1 meter 50 in diameter.
  • the rollers follow one another in the direction of displacement of the fuel, according to a downward slope ⁇ of about 15 °.
  • a roll comprises a hollow metal frame 2 forming a cylindrical cage and a fuel support surface 4 mounted around said framework 2.
  • a shaft 14a, 14b protrudes outwardly of the frame 2 and is mounted in bearings 15a, 15b disposed on either side of the furnace hearth.
  • a drive system 16 cooperates with one of the shafts 2b to drive the roller 1 in rotation.
  • the frame 2 is furthermore provided with a central core 16 extending longitudinally between the two ends of said frame 2. Thus, the maximum deflection of the frame 2 is low.
  • the frame 2 is hollow and allows the passage of an oxidizing gas through the roller 1.
  • the frame 2 may be equipped with fixed vanes, not shown, welded on the central core 16, to ensure a homogeneous distribution of the oxidant gas through the roller 1 and the attraction of waste in the transit area between the rollers 1.
  • the support surface of the fuel 4 comprises means allowing the passage of the oxidant gas through the roller.
  • an oxidizing gas such as air, is blown substantially vertically through the rollers 1 (arrow y).
  • the support surface 4 is formed by a conduit 3 allowing the passage of a cooling fluid, water for example.
  • the duct 3 comprises a plurality of hollow rings 6, coaxial with the axis A, distributed along the length of said roll 1, each comprising an inlet 7 and an outlet 8 of fluid, and inter-rings 9, connecting in a manner sealing the fluid outlet 8 of a ring 6 at the fluid inlet 7 of the next ring 6.
  • the rings 6 are spaced from each other to form the orifices or annular slots for the passage of the oxidizing gas.
  • the distance between the rings 6 can be constant or varied over the length of the roller 1.
  • the distance between the rings 6 is chosen according to the type of waste treated by the installation and the desired oxidant gas flow rate.
  • the cooling fluid flows in the z direction, illustrated on the Figures 9a and 9b .
  • the bridges extend in a plane inclined at an angle between 0 and 90 ° relative to the plane of the rings.
  • the cooling fluid passage circuit is wound around the frame 2.
  • the rollers 1 are rotated in a direction opposite to the direction of circulation w of the cooling fluid in the circuit. Therefore, in case of coolant degassing or appearance of a bubble, it moves from ring 6 to ring 6 to the last, during the rotation of the roll 1, and then joins the evacuation of the cooling fluid.
  • the rings are composed of six peripheral sectoral elements 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f removable communicating, in a sealed manner, via internal connections 11, or inter-element bridges, fixed to the frame 2.
  • the sectoral elements 10a , 10b, 10c, 10d, 10e, 10f are hollow bars, made of cast iron, and bent longitudinally at an angle of about 60 °.
  • the elements 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f have at each end of their inner face a passage 17 for the passage of the cooling fluid.
  • the internal connections 11 are here formed of U-shaped tubing.
  • the frame 2 carries at least one longitudinal plate 12 for assembling the inlets 7 and the fluid outlets 8 of the rings 6 to the bridges 9, shown in FIGS. figures 4 , 11 and 13 .
  • the longitudinal plate 12 extends over the entire length of the roll 1 and supports all the bridges 13 of the roll.
  • the longitudinal plate 12 furthermore makes it possible to support the ends of the rings 6 comprising the fluid inlets and outlets and to fix them in a sealed manner by the fastening means detailed thereafter.
  • the frame 2 carries five longitudinal plates 13 for joining the ends of the peripheral sectoral elements 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f to the internal connections 11, shown in FIGS. figures 5 , 10 and 12 .
  • These plates 13 extend, in the embodiment shown, over the entire length of the rollers 1 and support the internal connections 11.
  • the plates also allow to receive and fix the ends of the sectoral elements 10a, 10b, 10c, 10d , 10e, 10f to the frame 2.
  • the longitudinal plates 12 and 13 are identical and the attachment of the sectorial elements to these plates 12, 13 is performed identically.
  • the bridging 9 and the internal connections 11 consist of similar elements.
  • the internal connections 11 extend in the plane of the ring while the bridges 9 are inclined relative thereto in order to connect two successive rings 6.
  • the longitudinal assembly plates 12 and 13 are fixed to the central core of the framework by means of radial rods 18.
  • the longitudinal assembly plates 12 and 13 comprise circular openings 24 in which the ends bridging 9 or internal connections 11 are introduced.
  • the bridging 9 or internal connectors 11 are secured to the plates 12 and 13, by a weld 19 for example.
  • the orifice 17, formed on the inner face of the sectoral elements 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, is bordered by a collar 20.
  • the underside of the sectoral elements 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f is positioned against the rigid plate 12, 13 and the end of the internal connectors 11 (or bridges 9) is inserted inside said flange 20 to ensure the connection between the inner connector 11 and the sectoral element 10a.
  • the longitudinal plates 12, 13 comprise sealed means for fastening sector elements 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f.
  • the plates 12, 13 comprise two threaded orifices 23a, 23b, arranged on either side of the circular openings 24.
  • Screws 22a, 22b inserted in housings 21a, 21b sectoral elements 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f are intended to be engaged in the tapped orifices 23a, 23b, in order to fix the segmental elements 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f to the rigid plate 12, 13.
  • the housings 21a, 21b screws 22a, 22b are formed in the solid ends of sector elements 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f so as not to put the screws 22a, 22b into direct contact with the cooling fluid, and thus to limit corrosion.
  • the screws 22a, 22b used may in particular be hexagonal screw.
  • the screws 22a, 22b can then be removed in order to release one or more removable sectoral elements 10a, 10b, 10c, 10d, 10th, 10f.
  • a selected portion of the circuit can be easily disassembled to access the interior of the roll or replace the most worn parts.
  • a seal 25 is housed in a groove formed in the plate 12, 13, coming opposite the flange 20 of the sectoral element 10a, 10b, 10c, 10d, 10th, 10f.
  • the seal 25 may in particular be made of modified polytetrafluoroethylene.
  • the two ends of the removable sector elements 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f are separated by a small gap allowing longitudinal expansion of said sectoral elements 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f.
  • the cooling fluid is introduced and evacuated inside the framework 2 via a coaxial feed tube 26 and a discharge tube 27, of axis A, represented on the figure 2 .
  • the supply and discharge tubes 26 are introduced into the framework by the end of the roll 1, opposite to the drive system 16.
  • the fluid inlet 7 of the first ring 6 is connected to the supply tube 26 in fluid via a connection tube 28.
  • the fluid outlet of the last ring 6 is connected to the discharge tube 27 of the fluid via a connecting tube 29.
  • the feed and discharge tubes 27 are connected to a rotating joint system 30, shown in FIG. figure 14 by means of a flange / flange assembly provided with an O-ring.
  • the rotary joint is connected, on the one hand, to a fluid supply network 35 via a conduit 36 provided with a valve 37 and, on the other hand, with an evacuation network 32 via a conduit 33 provided with a valve 34.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Rollers For Roller Conveyors For Transfer (AREA)

Description

    DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
  • L'invention concerne un rouleau pour grille de four à combustion et/ou à incinération, et notamment pour l'incinération de déchets.
  • L'invention concerne également un four d'incinération et l'utilisation d'un tel four.
    • ÉTAT DE LA TECHNIQUE
  • Les rouleaux pour four à combustion et/ou à incinération sont bien connus dans l'art antérieur. Couramment, les rouleaux sont composés d'une ossature métallique cylindrique sur laquelle des barreaux sont disposés afin de former une surface de support des déchets. Des fentes annulaires sont formées de manière à permettre le passage de l'air comburant au travers du rouleau. Des rouleaux de ce type sont notamment décrits dans le document EP 0 124 826 . Ce document montre un rouleau pour grille de four selon le préambule de la revendication 1.
  • Toutefois, les barreaux sur lesquels reposent les déchets sont soumis à des contraintes thermiques très sévères en raison du niveau élevé des températures régnant dans la zone de combustion et des écarts de température importants entre les échauffements dus au rayonnement et au contact des matières en combustion et le refroidissement provenant du soufflage d'air comburant. Ces contraintes thermiques importantes provoquent des dilatations et des contractions de la matière constitutive des barreaux entraînant des variations dimensionnelles et décalages entre les barreaux et rendant ainsi possible des phénomènes de passage de mâchefer ou de coulée de métal entre les barreaux. En outre, l'air passant au travers des rouleaux n'est alors plus réparti convenablement.
  • Ainsi, la durée de vie des barreaux se trouve réduite car ils doivent être changés régulièrement afin d'éviter les inconvénients précédemment mentionnés.
  • Par ailleurs, les grilles équipées de tels rouleaux ne permettent d'exploiter que partiellement le pouvoir calorifique des déchets. En effet, afin de limiter les contraintes thermiques exercées sur les barreaux, la température régnant dans le foyer du four est limitée de sorte que la combustion de certains déchets reste incomplète.
  • Afin de résoudre ces problèmes, il est connu de munir les rouleaux d'un dispositif de refroidissement permettant de maintenir les barreaux à une température restreinte.
  • Le document US 5 042 401 décrit un rouleau possédant des barreaux longitudinaux creux formant la surface extérieure de support des déchets et permettant le passage d'un fluide de refroidissement. Les barreaux sont alimentés en parallèle au moyen d'un dispositif de répartition du flux disposé à une extrémité dudit rouleau. Cependant, dans ce cas, les barreaux subissent des déformations importantes liées à une exposition « tout ou rien » dans le foyer du four d'incinération. En outre, en raison de cette disposition des barreaux et des risques de déformation, les risques de blocage des rouleaux par les zones de transit situées entre deux rouleaux adjacents et/ou de chutes de mâchefer au niveau de ces zones de transit sont importants.
  • Le document GB 251 849 décrit un rouleau composé d'un tube central cylindrique à l'intérieur duquel circule un fluide de refroidissement et autour duquel sont disposés des barreaux incurvés formant des anneaux autour dudit tube central. Toutefois, le circuit de refroidissement ne permet de refroidir que de façon médiocre la surface des barreaux réellement en contact avec les produits à incinérer et les contraintes thermiques appliquées sur les barreaux ne sont que faiblement diminuées.
  • Par ailleurs, la demande de brevet FR 2908180 non publiée, déposée par le demandeur décrit des rouleaux comprenant une ossature, une surface de support montée autour de l'ossature et formée par un conduit de passage d'un fluide de refroidissement formant un enroulement hélicoïdal autour de l'axe longitudinal du rouleau. Ainsi, la forme particulière du conduit de passage du fluide de refroidissement permet d'assurer un refroidissement uniforme de la surface de support. En outre, la forme de l'enroulement permet de purger l'air présent dans le conduit lors de la rotation du rouleau.
  • Toutefois, la fabrication et l'installation sur le rouleau d'un conduit de forme hélicoïdale sont relativement complexes.
  • En outre, en raison de sa disposition hélicoïdale, le conduit de passage du circuit de refroidissement subit malgré tout des déformations dégradant sa durée de vie.
    • OBJET DE L'INVENTION
  • L'invention vise à remédier à ces problèmes en proposant un rouleau pour grille de four résistant aux conditions de température régnant dans le four, afin de limiter les opérations de maintenance et permettre l'incinération des déchets à des températures élevées de manière à obtenir une combustion complète des déchets, et dont la fabrication, la maintenance et le montage sont simples.
  • À cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un rouleau pour grille de four, destiné à être monté en rotation dans le foyer dudit four autour d'un axe A longitudinal audit rouleau, comprenant :
    • une ossature formant une cage cylindrique ;
    • une surface de support du combustible, montée autour de ladite ossature et pourvue de moyens de passage du gaz comburant au travers du rouleau, ladite surface de support étant formée par au moins une surface d'un conduit permettant le passage d'un fluide de refroidissement.
  • Le rouleau est remarquable en ce que le conduit de passage du fluide de refroidissement comprend :
    • une série d'anneaux creux, coaxiaux à l'axe A, répartis sur la longueur dudit rouleau, comprenant chacun une entrée et une sortie de fluide ; et
    • des pontages raccordant la sortie de fluide d'un anneau à l'entrée de fluide de l'anneau suivant, afin de former un circuit de passage du fluide de refroidissement enroulé autour de ladite ossature.
  • Ainsi, la fabrication et le montage des rouleaux selon l'invention sont relativement aisés car le conduit permettant le passage du refroidissement est composé d'anneaux plus simples à réaliser et à monter que des spires.
  • En outre, la forme particulière du conduit de passage du fluide de refroidissement permet également d'assurer le refroidissement uniforme de la surface de support des combustibles.
  • De plus, l'orientation annulaire du conduit permet de limiter les dilatations et contractions. Par conséquent, la surface de support du combustible n'est soumise qu'à des légères dilatations et/ou contractions lors de la rotation du rouleau et ses expositions successives au foyer de combustion et, à la zone de soufflage de l'air comburant. Ainsi, les variations dimensionnelles des moyens de passage du gaz comburant sont limitées.
  • Avantageusement, les pontages inter anneaux sont fixés à l'ossature.
  • Avantageusement, l'ossature porte au moins une plaque longitudinale d'assemblage des entrées et des sorties de fluide des anneaux aux pontages.
  • Avantageusement, les pontages sont des tubulures en U.
  • Avantageusement, les entrées et les sorties de fluide de refroidissement des anneaux sont agencées de telle sorte que le fluide de refroidissement circule dans un même sens dans chacun des anneaux.
  • Avantageusement, les pontages s'étendent dans un plan incliné d'un angle compris entre 0 et 90 ° par rapport au plan des anneaux.
  • Dans un mode de réalisation préféré, les anneaux comprennent une pluralité d'éléments sectoriels périphériques communiquant via des raccords internes. Par conséquent, le montage des anneaux, ainsi que l'accès à l'intérieur du rouleau pour des opérations de maintenance et le changement des éléments sont des opérations simples.
  • Avantageusement, les raccordements sont fixés à l'ossature.
  • L'ossature porte des plaques longitudinales d'assemblage des extrémités des éléments sectoriels périphériques aux raccords internes.
  • Avantageusement, les raccords sont des tubulures en U.
  • Avantageusement, les anneaux sont constitués de six éléments sectoriels.
  • Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un four de combustion et/ou d'incinération comprenant une pluralité de rouleaux selon le premier aspect de l'invention.
  • Enfin, selon un troisième aspect, l'invention concerne l'utilisation d'un four de combustion selon le deuxième aspect de l'invention, dans lequel on entraîne en rotation au moins un rouleau autour de son axe longitudinal A dans un sens z et on alimente le conduit de passage du fluide de refroidissement de sorte que le fluide de refroidissement se déplace dans un sens w autour de l'ossature, inversé par rapport à z.
    • BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue schématique d'un rouleau selon l'invention, en coupe longitudinale, implanté dans un four;
    • la figure 2 est une vue schématique des tubes coaxiaux d'alimentation et d'évacuation du circuit de passage du fluide de refroidissement ;
    • la figure 3 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un rouleau selon l'invention ;
    • la figure 4 est une vue schématique d'un plaque longitudinale d'assemblage des entrées et des sorties de fluide des anneaux aux pontages ;
    • la figure 5 est une vue schématique d'une plaque longitudinale d'assemblage des extrémités des éléments sectoriels périphérique aux raccords internes ;
    • la figure 6 est une vue en coupe transversale d'un raccord interne ;
    • la figure 7 est une vue en coupe selon le plan VII-VII de la figure 6 ;
    • la figure 8 est une vue de dessus des extrémités jointives de deux éléments sectoriels périphériques ;
    • la figure 9a est une vue en coupe selon le plan IX a-IX a de la figure 3 ;
    • la figure 9b est une vue en coupe selon le plan IX b-IX b de la figure 3 ;
    • la figure 10 est une vue en coupe selon le plan X-X de la figure 12, illustrant un raccord interne ;
    • la figure 11 est une vue en coupe selon le plan XI-XI de la figure 13, illustrant un pontage ;
    • la figure 12 est une vue de dessus d'une plaque longitudinale d'assemblage des extrémités des éléments sectoriels périphérique aux raccords internes ;
    • la figure 13 est une vue de dessus d'une plaque longitudinale d'assemblage des entrées et des sorties de fluide des anneaux aux pontages ;
    • la figure 14 est une vue schématique détaillée de la fixation des éléments sectoriels périphériques à une plaque longitudinale ;
    • la figure 15 est une vue de dessus de l'extrémité d'un élément sectoriel périphérique ;
    • la figure 16 est une vue en coupe selon le plan XVI-XVI de la figure 15 ; et
    • la figure 17 représente le dispositif de double étanchéité tournant pour l'alimentation et l'évacuation du fluide de refroidissement ; et
    • la figure 18 est une vue partielle en couple longitudinale d'un rouleau selon l'invention.
    EXEMPLE DE RÉALISATION
  • Le four d'incinération et/ou de combustion de déchets, illustré sur la figure 1, est équipé de plusieurs rouleaux 1 selon l'invention. Les rouleaux 1 sont agencés en cascade et entraînés en rotation à des vitesses relativement faibles, de 0, 5 à 3 tours/heure environ, autour d'axes horizontaux A, parallèles afin de permettre l'avancée des déchets dans le four. Dans la pratique, les grilles comportent environ 6 rouleaux d'environ 1 mètre 50 de diamètre. Les rouleaux se succèdent dans la direction de déplacement du combustible, selon une pente descendante α d'environ 15°.
  • Un rouleau comprend une ossature creuse 2, métallique, formant une cage cylindrique et une surface de support 4 de combustible montée autour de ladite ossature 2.
  • A chaque extrémité de l'ossature 2, un arbre 14a, 14b fait saillie vers l'extérieur de l'ossature 2 et est monté dans des paliers 15a, 15b disposés de part et d'autre du foyer du four. Un système d'entraînement 16 coopère avec un des arbres 2b afin d'entraîner le rouleau 1 en rotation. Afin d'assurer la rigidité du rouleau 1, l'ossature 2 est, en outre, pourvue d'une âme centrale 16 s'étendant longitudinalement entre les deux extrémités de ladite ossature 2. Ainsi, la flèche maximale de l'ossature 2 est faible. L'ossature 2 est creuse et permet le passage d'un gaz comburant au travers du rouleau 1.
  • De manière avantageuse, l'ossature 2 pourra être équipée d'aubages fixes, non représentés, soudés sur l'âme centrale 16, permettant d'assurer une répartition homogène du gaz comburant au travers du rouleau 1 et l'attisage des déchets dans la zone de transit entre les rouleaux 1.
  • La surface de support du combustible 4 comporte des moyens permettant le passage du gaz comburant au travers du rouleau. Ainsi, en fonctionnement, pour l'entretien de la combustion, un gaz comburant, tel que de l'air, est soufflé sensiblement verticalement au travers des rouleaux 1 (flèche y).
  • Selon l'invention, la surface de support 4 est formée par un conduit 3 permettant le passage d'un fluide de refroidissement, de l'eau par exemple. Le conduit 3 comprend une pluralité d'anneaux 6 creux, coaxiaux à l'axe A, répartis sur la longueur dudit rouleau 1, comprenant chacun une entrée 7 et une sortie 8 de fluide, et des pontages 9, inter anneaux, raccordant de manière étanche la sortie de fluide 8 d'un anneau 6 à l'entrée 7 de fluide de l'anneau 6 suivant.
  • Les anneaux 6 sont écartés les uns des autres afin de former les orifices ou fentes 5 annulaires de passage du gaz comburant. La distance entre les anneaux 6 peut être constante ou variée sur la longueur du rouleau 1. La distance entre les anneaux 6 est choisie en fonction du type de déchets traités par l'installation et du débit de gaz comburant souhaité.
  • Dans chacun des anneaux 6, le fluide de refroidissement circule dans le sens z, illustré sur les figures 9a et 9b. En outre, les pontages s'étendent dans un plan incliné d'un angle compris entre 0 et 90 ° par rapport au plan des anneaux. Ainsi, le circuit de passage du fluide de refroidissement est enroulé autour de l'ossature 2.
  • En utilisation, on entraîne les rouleaux 1 en rotation dans un sens z contraire au sens de circulation w du fluide de refroidissement dans le circuit. Par conséquent, en cas de dégazage du liquide de refroidissement ou apparition d'une bulle, celle-ci se déplace d'anneau 6 en anneau 6 jusqu'au dernier, lors de la rotation du rouleau 1, et rejoint alors l'évacuation du fluide de refroidissement.
  • Dans le mode de réalisation représenté, détaillé sur les figures 9a et 9b, les anneaux sont composés de six éléments sectoriels périphériques 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f amovibles communiquant, de manière étanche, via des raccords internes 11, ou pontages inter éléments, fixés à l'ossature 2. Les éléments sectoriels 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f sont des barreaux creux, réalisé en fonte, et courbés longitudinalement d'un angle d'environ 60°. Les éléments 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f présentent, à chacune des extrémités de leur face intérieure un orifice 17 de passage du fluide de refroidissement. Les raccords internes 11 sont ici formés de tubulure en U.
  • L'ossature 2 porte au moins une plaque longitudinale 12 d'assemblage des entrées 7 et des sorties 8 de fluide des anneaux 6 aux pontages 9, représentée sur les figures 4, 11 et 13. Dans le mode de réalisation représenté, la plaque longitudinale 12 s'étend sur toute la longueur du rouleau 1 et supporte l'ensemble des pontages 13 du rouleau. La plaque longitudinale 12 permet, en outre, de supporter les extrémités des anneaux 6 comportant les entrées et les sorties de fluide et de les fixer de manière étanche par les moyens de fixations détaillés par la suite.
  • De même, l'ossature 2 porte cinq plaques longitudinales 13 d'assemblage des extrémités des éléments sectoriels périphérique 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f aux raccords internes 11, représentées sur les figures 5, 10 et 12. Ces plaques 13 s'étendent, dans le mode de réalisation représenté, sur toute la longueur des rouleaux 1 et supportent les raccords internes 11. Les plaques permettent en outre de recevoir et de fixer les extrémités des éléments sectoriels 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f à l'ossature 2.
  • Dans le mode de réalisation représenté, les plaques longitudinales 12 et 13 sont identiques et la fixation des éléments sectoriels à ces plaques 12, 13 est réalisée de manière identique. De même, les pontages 9 et les raccords internes 11 sont constitués d'éléments similaires. Toutefois, les raccords internes 11 s'étendent dans le plan de l'anneau alors que les pontages 9 sont inclinés par rapport à celui-ci afin de raccorder deux anneaux 6 successifs.
  • Les plaques longitudinales d'assemblage 12 et 13 sont fixées à l'âme centrale de l'ossature par l'intermédiaire de tiges radiales 18. En outre, les plaques longitudinales d'assemblage 12 et 13 comprennent des ouvertures circulaires 24 dans lesquelles les extrémités des pontages 9 ou des raccords internes 11 sont introduites. Les pontages 9 ou raccords internes 11 sont solidarisés aux plaques 12 et 13, par une soudure 19 par exemple.
  • L'orifice 17, formé sur la face intérieure des éléments sectoriels 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f, est bordé par une collerette 20. Comme représentée sur la figure 14, la face inférieure des éléments sectoriels 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f se positionne contre la plaque rigide 12, 13 et l'extrémité des raccords internes 11 (ou des pontages 9) s'insère à l'intérieur de ladite collerette 20 afin d'assurer la connexion entre le raccord interne 11 et l'élément sectoriel 10a.
  • Les plaques longitudinales 12, 13 comprennent des moyens étanches de fixation des éléments sectoriels 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f. Dans l'exemple représenté, les plaques 12, 13 comportent deux orifices taraudés 23a, 23b, disposés de part et d'autre des ouvertures circulaires 24. Des vis 22a, 22b insérées dans des logements 21a, 21b des éléments sectoriels 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f sont destinées à être engagées dans les orifices taraudés 23a, 23b, afin de fixer les éléments sectoriels 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f à la plaque rigide 12, 13. Les logements 21a, 21b des vis 22a, 22b sont ménagés dans des extrémités pleines des éléments sectoriels 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f afin de ne pas mettre en contact direct les vis 22a, 22b avec le fluide de refroidissement, et limiter ainsi la corrosion. Les vis 22a, 22b utilisées pourront notamment être des vis à tête hexagonale.
  • Lorsque l'on souhaite démonter une partie du circuit de passage du fluide de refroidissement, pour des besoins de maintenance notamment, on peut alors retirer les vis 22a, 22b afin de libérer un ou plusieurs éléments sectoriels amovibles 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f. Ainsi, une partie choisie du circuit peut être facilement démontée pour accéder à l'intérieur du rouleau ou remplacer les parties les plus usées.
  • Afin de garantir l'étanchéité de la fixation, un joint 25 est logé dans une rainure formée dans la plaque 12, 13, venant en vis-à-vis de la collerette 20 de l'élément sectoriel 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f. Le joint 25 pourra notamment être réalisé en polytétrafluoroéthylène modifié.
  • Les deux extrémités des éléments sectoriels amovibles 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f sont séparées par un léger interstice autorisant une dilatation longitudinale desdits éléments sectoriels 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f.
  • Le fluide de refroidissement est introduit et évacué à l'intérieur de l'ossature 2 via un tube d'alimentation 26 et un tube d'évacuation 27, coaxiaux, d'axe A, représenté sur la figure 2. De préférence, les tubes d'alimentation 26 et d'évacuation sont introduits dans l'ossature par l'extrémité du rouleau 1, opposée au système d'entraînement 16. À l'extrémité amont du rouleau 1, représentée sur la figure 9a, l'entrée de fluide 7 du premier anneau 6 est connectée au tube d'alimentation 26 en fluide via un tube de raccordement 28. De même, A l'extrémité aval du rouleau 1, représentée sur la figure 9b, la sortie de fluide du dernier anneau 6 est connectée au tube d'évacuation 27 du fluide via un tube de raccordement 29.
  • À l'extérieur du rouleau 1, les tubes d'alimentation 26 et d'évacuation 27 sont raccordés à un système de joint tournant 30, illustré sur la figure 14, au moyen d'un ensemble 31 bride / contre bride pourvue d'un joint torique. Le joint tournant est raccordé, d'une part, à un réseau d'alimentation en fluide 35 via un conduit 36 pourvu d'une vanne 37 et, d'autre part, à un réseau d'évacuation 32 via un conduit 33 pourvu d'une vanne 34.
  • L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (13)

  1. Rouleau (1) pour grille de four, destiné à être monté en rotation dans le foyer dudit four autour d'un axe A longitudinal audit rouleau (1), comprenant :
    - une ossature (2) formant une cage cylindrique ;
    - une surface de support de combustible (4) montée autour de ladite ossature et pourvue de moyens (5) de passage du gaz comburant au travers du rouleau, ladite surface de support étant formée par au moins une surface d'un conduit (3) permettant le passage d'un fluide de refroidissement ;
    ledit rouleau (1) étant caractérisé en ce que ledit conduit (3) de passage du fluide de refroidissement comprend :
    - une série d'anneaux (6) creux, coaxiaux à l'axe A, répartis sur la longueur dudit rouleau (1), comprenant chacun une entrée (7) et une sortie de fluide (8) ; et
    - des pontages (9) raccordant la sortie de fluide (8) d'un anneau (6) à l'entrée de fluide (7) de l'anneau suivant, afin de former un circuit de passage du fluide de refroidissement enroulé autour de ladite ossature (2).
  2. Rouleau (1) pour grille de four selon la revendication 1, dans lequel les pontages (9) inter anneaux sont fixés à l'ossature (2).
  3. Rouleau (1) pour grille de four selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'ossature (2) porte au moins une plaque longitudinale (12) d'assemblage des entrées (7) et des sorties (8) de fluide des anneaux (6) aux pontages (9).
  4. Rouleau (1) pour grille de four selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les pontages (9) sont des tubulures en U.
  5. Rouleau (1) pour grille de four selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les entrées (7) et les sorties (8) de fluide de refroidissement des anneaux sont agencées de telle sorte que le fluide de refroidissement circule dans un même sens dans chacun des anneaux.
  6. Rouleau (1) pour grille de four selon la revendication 5, dans lequel les pontages (9) s'étendent dans un plan incliné d'un angle compris entre 0 et 90 ° par rapport au plan des anneaux (6).
  7. Rouleau (1) pour grille de four selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les anneaux (6) comprennent une pluralité d'éléments sectoriels périphériques (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f) communiquant via des raccords internes (11).
  8. Rouleau (1) pour grille de four selon la revendication 7, dans lequel les raccordements (11) sont fixés à l'ossature (2).
  9. Rouleau (1) pour grille de four selon la revendication 7 ou 8, dans lequel l'ossature (2) porte des plaques longitudinales (13) d'assemblage des extrémités des éléments sectoriels périphérique (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f) aux raccords internes (11).
  10. Rouleau (1) pour grille de four selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel les raccords (11) sont des tubulures en U.
  11. Rouleau (1) pour grille de four selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel les anneaux (6) sont constitués de six éléments sectoriels (10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f).
  12. Four de combustion et/ou d'incinération comprenant une pluralité de rouleaux (1) selon l'une des revendications 1 à 11.
  13. Utilisation d'un four de combustion selon la revendication 12, dans lequel on entraîne en rotation au moins un rouleau (1) autour de son axe longitudinal A dans un sens z et on alimente le conduit (3) de passage du fluide de refroidissement de sorte que le fluide de refroidissement se déplace dans un sens w autour de l'ossature (2) inversé par rapport à z.
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