FR2485178A1 - Perfectionnements aux dispositifs pour realiser une reaction, telle qu'une combustion, entre un solide et un gaz - Google Patents

Abstract

ON REALISE DES REACTIONS ENTRE DES GAZ ET DES SOLIDES DANS DES LITS FLUIDISES ETABLIS AU-DESSUS DE SUPPORTS PERFORES 228, 248 ET OU SONT EFFECTUEES RESPECTIVEMENT, PAR EXEMPLE, UNE COMBUSTION ET UNE DESULFURATION, LA PRESENCE D'UNE MATIERE INERTE ET INCOMBUSTIBLE TELLE QUE DU SABLE ET DE LA CAILLASSE DE QUARTZ 230, 250 SERVANT A RENOUVELER PAR ATTRITION LA SURFACE ACTIVE D'UN SORBANT TEL QUE DU CALCAIRE SE COMBINANT A SO, DES CHICANES 252 S'OPPOSANT A L'ENTRAINEMENT DE SOLIDES HORS DES LITS DONT LES HAUTEURS ET LES CONDITIONS DE FLUIDISATION SONT SOIGNEUSEMENT REGLEES A L'AIDE DE DISPOSITIFS DE REMONTEE 264 ET DE DESCENTE 260, 266.

Description

"Perfectionnements aux dispositifs pour réaliser une réaction, telle

qu'une combustion, entre

un solide et un gaz".

On connaît, dans la technique antérieure, des br leurs à charbon avec désulfuration en lit fluide utilisant des sorbants tels que du calcaire. Toutefois, ces dispositifs de l'art antérieur se sont révélés peu satisfaisants. Ils sont apparus caractérisés par une utilisation inefficace des sorbants, une élimination inadéquate du soufre à moins que

l'on se résigne à une utilisation si inefficace des sor-

bants qu'elle n'est pas économiquement acceptable, et par une impossibilité pratique d'utiliser de nombreux matériaux

sorbants disponibles. L'utilisation de calcaires plus ten-

dres a pour résultats une fragmentation et un entraînement

de particules par les gaz avant que le-sorbant ait convena-

blement réagi; l'utilisation de calcaires plus durs con-

duit à la formation d'un revêtement de sulfate qui diminue la réactivité. Le calcaire en grosses-particules que les dispositifs de l'art antérieur laissejit5z décharger a obligé les spécialistes chargés de la conception des installations à utiliser un plus grand espacement des tubes de vapeur, le

résultat étant un prix de revient accru des chaudières.

Des efforts pour brûler du charbon dans des dispositifs de combustion à lit fluide se sont heurtés à des problèmes aussi bien lors de-la marche à une allure inférieure à la capacité maximum que lors de la période de préchauffage pour la mise en route; de nombreux spécialistes de l'art antérieur l'ont reconnu. Une approche en vue de rdsoudre le problème de la marche 'c allure réduite a consisté à utiliser d'assez nombreux dispositifs de combustion et à interrompre totalement le fonctionnement d'au moins un de ces multiples dispositifs unitaires. Une autre approche a consiste à faire alterner simplement assez fréquemment des périodes de fonctionnement et de mise à l'arrêt d'un seul et unique dispositif de combustion. De telles solutions

obligent à prévoir des appareillages auxiliaires compli-

qués, d'utilisation peu commode, ne permettant qu'une- fai-

blé variation du régime de marche entre la pleine puissance

et la combustion à puissance réduite, ou bien ont été ca-

ractérisées par un rapport de réduction de régime de marche

indésirablement bas, ou bien rendent peu pratique la réduc-

tion du régime de marche à moins que l'on n'accepte les frais entraînés par des remises en marche s'accompagnant de

pertes de temps; il va sans dire que plusieurs de ces in-

convénients peuvent s'observer lorsqu'on adopte une solu-

tion particulière donnée. L'art antérieur a aussi conduit à renoncer à l'utilisation d'air en excès permettant le

refroidissement du lit au cours d'une période de fonction-

nement à marche réduite.

Conformément à la présente invention, on a découvert

qu'un gaz (tel que les produits de la combustion de char-

bon) peut être admis à réagir avec une substance solide (telle que-du calcaire) dans un dispositif à lit fluide, la réaction s'effectuant avec une bonne efficacité et un haut rendement si le gaz, lorsqu'il est admis à pénétrer dans le lit fluide est contraint à suivre un parcours modifié par des chicaces ou des agencements analogues de façon telle

que le gaz ne puisse pas, par choc sur le solide, le frac-

turer et le fragmenter en particules si ledit solide est lui-même choisi de façon telle que son allure d'attrition

par usure dans le litsoit convenablement grande (par "con-

*25 venablement grande", on entend une allure de production de

microfragments supérieure à l'allure de formation d'un re-

vêtement, par exemple de sulfate de calcium), si on a incorporé au lit fluide assez d'une matière ("pierraille") qui ne se fragmente pas facilement, de manière à maintenir une hauteur de lit désirée, si des moyens de déversement par trop-plein sont prévus pour réaliser une régulation de

la profondeur du lit, de façon telle qu'une attrition in-

tervienne par des mouvements de frottement dans le lit, ce

qui aboutit à une formation constante de très petites par-

ticules ("microfragments"), et si du solide est ajouté à une allure calculée de manière à satisfaire le degré de réaction désiré. Des particules formées par attrition dans le lit sont extrêmement petites (leur diamètre est, par

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exemple, de 3 microns), et elles sont produites à la suite d'un effet de frottement superficiel ainsi qu'on l'a noté dans l'art antérieur ("Experimental and Engineering Support of the FBC program", D.I. Kearns et al., Westinghouse Research Labs, Pittsburgh, Pennsylvanie, Rapport mensuel NO 14 aux United States E.P.A., Contrat 68-02-2132, janvier

1977). (Du gaz émis au niveau des orifices d'un distribu-

teur non pourvus de chicanes est admis à se déplacer assez

vite pour que les particules entraînées se heurtent violem-

ment et se fracassent en petits éclats, la granulométrie des fragments ainsi produits étant très étendue, et bon nombre des particules ainsi formées étant trop petites pour rester dans le lit mais étant cependant trop grosses pour absorber effectivement S02 au cours de leur entraînement hors du lit.)'

On a découvert qu'il est possible de réaliser une mar-

che à régime réduit très efficace dans un dispositif de

combustion fluidisé, exempt de tous les inconvénients sus-

mentionné des dispositifs de l'art antérieur, s'il est pré-

vu deux zones dans lesquelles des portions des matériaux

constitutifs du lit peuvent être conservées et emmagasi-

nées, une première portion étant une partie inférieure de

la zone de combustion réelle en lit fluidisé, située au-

dessous de tubes de refroidissement dans la partie supérieu-

re de la zone de combustion et une zone de conservation sé-

parée jusqu'à laquelle et à partir de laquelle du matériau

constitutif du lit peut être transféré à partir de la pre-

mière zone et jusqu'à la.première zone afin, respective-

ment, d'abaisser les niveaux de matériaux au-dessous des tubes de refroidissement ou d'élever le niveau dans les tubes de refroidissement, un refroidissement adéquat du lit

étant réalisé quand son niveau est situé au-dessous des tu-

bes, eu soufflant au travers de l'air en excès, la profon-

deur au-dessous desdits tubes étant telle que la première zone de conservation et d'emmagasinage puisse être admise à fonctionner à la manière d'un dispositif de combustion à

lit fluide même lorsque la profondeur n'est pas plus gran-

de. L'invention possède l'avantage supplémentaire d'amé-

liorer beaucoup le préchauffage, nouvelle exigence qui a soulevé une difficulté (utilisation de br leurs plus gros

et plus coûteux, et production indésirable de suie et d'hy-

drocarbures imbrlés), aussi bien que de rendre pratique le préchauffage avec diverses sources d'énergie (y compris

combustibles gazeux, liquides, solides, et l'électricité).

On a découvert que si l'on prévoit une combustion (or-

dinairement dans de l'oxygène provenant dtair primaire) sans sorbant présent dans une zone fluidisée amont (en courant lent, de façon telle que le matériau constitutif de

matrice ne quitte pas le lit), et si l'on prévoit un trai-

tement avec un sorbant (par exemple, du calcaire) ou un autre traitement, dans une zone fluidisée agencée en aval, il est possible de réaliser une souplesse de fonctionnement

considérablement améliorée et dans des conditions optimales.

Il est possible de faire fonctionner la zone de combustion, avec de nombreux charbons) à des températures plus élevées, ce qui améliore le rendement du combustible et du système, et aussi sans provoquer (à cause de l'absence de calcaire) une corrosion gênante de la surface des tubes d'eau exposée

aux flammes. Ceci rend possible aussi de fixer à des va-

leurs optimales les rapports du combustible à l'air et la

teneur en solides fragmentés en particules-(matière et di-

mensions) choisis et utilisés dans chaque zone. Une com-

bustion effectuée de la manière qui vient d'être décrite rend aussi possible une élimination optimale de monoxyde de carbone et d'oxydes d'azote. Le rendement de combustion est accru au maximum quand le lit de combustion est admis

à fonctionner à la température la plus élevée possible, in-

férieure cependant à la température de fusion des cendres,

et en la présence d'un excès d'air au niveau du lit de com-

bustion ou en aval de ce lit; une formation de NOx est minimisée en faisant fonctionner le lit de combustion à une température similairement élevée, et aussi en permettant à l'oxyde d'azote associé aux substances volatiles de se trouver chimiquement réduit en azote moléculaire dans le lit aval en présence de substance carbonisée et d'un petit excès d'oxygène; une formation de monoxyde de carbone est minimisée en effectuant une combustion avec un excès d'air, à une température supérieure à 7770C, une élimination de

bioxyde de soufre est favorisée au maximum en faisant fonc-

tionner le lit aval à 8430C 280C en présence d'un excès d'oxygène; la présence de la substance carbonisée néces- saire pour réduire le NO, associé aux substances volatiles

est favorisée par la combustion de charbon dans une atmo-

sphère réductrice régnant dans le lit de combustion; le

fait d'omettre un sorbant dans la zone de combustion per-

met de chauffer les tubes à des températures plus élevées sans risquer une corrosion exagérée de la surface desdits tubes léchée par les flammes; et les températures plus élevées du fluide chauffé ainsi permises permettent aussi

d'accroître le rendement et l'efficacité du système.

L'invention pourra être mieux comprise à l'aide du

complément de description qui suit et à l'aide des dessins

ci-annexés, qui concernent des modes de réalisation de l'invention choisis à titre d'exemples bien entendu non limitatifs. La fig. 1 de ces dessins représente schématiquement, partie en élévation et partie en coupe verticale, le mode

de réalisation d'un dispositif selon l'invention-présente-

ment considéré comme étant le plus avantageux.

La fig. 2 représente en coupe longitudinale un ajutage et une portion d'un tube de vapeur d'eau utilisés dans le

mode de réalisation représenté fig. 1.

La fig. 3 montre en coupe verticale une portion d'un capuchon à barbotage installé dans le montage distributeur médian du mode de réalisation représenté fig. 1i La fig. 4 montre en élévation, et partiellement en coupe verticale, un capuchon à barbotage et une portion du

montage distributeur supérieur-du mode de réalisation re-

présenté fig. 1.

La fig. 5 montre en coupe verticale un joint dilata-

ble utilisé pour monter la plaque distributrice inférieure

dans le mode de réalisation représenté fig. 1.

La fig. 6 est un schéma du système de circulation d'

eau utilisé dans le mode de réalisation représenté fig. 1.

La fig. 7 montre en élévation de profil, partiellement

en coupe verticale et partiellement avec des portions arra-

chées, un agencement servant à sécher, puis broyer du char-

bon et pour le transporter ensuite vers l'installation re-

présentée fig. 1. La fig. 8 montre en élévation de profil, et pour la

majeure partie en coupe verticale, un pot à calcaire utili-

sable pour enlever du calcaire à partir de l'installation

représentée fig. 1.

La fig. 9, enfin, représente schématiquement une ins-

tallation pour la combustion et la désulfuration de charbon.

On décrit ci-après en détail un mode de réalisation

préféré de la présente invention.

On a représenté fig. 1, schématiquement, un dispositif de combustiondésulfuration à trois lits, tous les trois fluidisés; ce dispositif est désigné globalement par la référence 200. Une enveloppe métallique 202 entoure des couches de réfractaire 204 et 206 qui sont respectivement d'une densité inférieure et d'une densité supérieure. Il

se trouve ainsi établie une installation complète qui repo-

se sur des supports 208. -Des plaques distributrices métal-

liques 210, 212 et 214 s'étendent transversalement à l'in-

térieur de l'enveloppe 202 pour définir les fonds inféri-

eurs de trois lits fluidisés, à savoir un lit inférieur pour.conserver du sable, un lit médian de combustion, et un

lit supérieur de désulfuration.

Le lit inférieur 210 est situé au-dessus d'une cham-

bre d'insufflation alimentée par une boîte à vent 216 et permettant de faire pénétrer de l'air de fluidisation au travers de la plaque distributrice inférieure 210 jusque dans le lit de sable reposant sur. cette plaque 210. De multiples capuchons de barbotage 218 s'étendent au travers de la plaque 210 (sur laquelle s'étend un panneau isolant, non représenté, servant à éviter des zones chaudes) qui est

elle-même maintenue en place par des joints dilatables 219.

Au travers de l'enveloppe 202 et au-dessus des capuchons

218 s'étend une conduite 220 qui sert à éliminer des cen-

dres grossières et à transférer vers une trémie non repré-

sentée, équipée de sacs de filtrage, le matériau constitu-

tif de lit en excès.

Le lit médian de combustion est établi au-dessus d'une

chambre d'insufflation 227 servant à amener de l'air de com-

bustion et de fluidisation jusque dans ce lit médian. De multiples capuchons de barbotage 224 s'étendent au travers d'une plaque distributrice 212 et d'une chemise à eau 225 qui sert à refroidir la plaque 212 pour empêcher qu'elle se gondole. Une couche d'isolant 228 repose sur la plaque 212

autour de chacun des capuchons 224, et une couche de pier-

res 230 (qui sont en réalité des fragments grossiers de

quartz dont la granulométrie s'étend d'environ 9 mm à en-

viron 25 mm de diamètre) recouvre l'isolant 228. Une cou-

che similaire d'isolant 229 est fixée (par des moyens non représentés) sur le fond inférieur de la chemise d'eau 225, et sert à minimiser les pertes de chaleur par transmission jusqu'à l'eau que contient la chemise 225. Au-dessus des capuchons de barbotage 224 est agencée une conduite 232

d'amenée de charbon qui dépose du charbon à la partie infé-

rieure du lit de combustion, juste au-dessus des capuchons de barbotage 224. (Une telle amenée du charbon sous le lit permet d'utiliser des fines de houille dans la charge qui sans cela, c'est-à-dire si on effectuait l'amenée sur le lit, seraient soufflées et entrainées hors du lit sans y brûler. Une amenée sur le lit aurait aussi l'inconvénient de rendre difficile le fonctionnement du lit dans une autre

position qu'à pleine charge, c'est-à-dire avec du sable cou-

vrant le dessus des tubes de vapeur 234. A des niveaux in-

férieurs d-u sable, et avec une amenée de charbon sur le lit, le charbon tomberait jusque sur les tubes de vapeur, et une agglomération de charbon imbrûlé ne tarderait pas à

s'établir. L'inaptitude à fonctionner à des niveaux ré-

duits de sable dans le lit médian empocherait d'utiliser, les méthodes préférées de fonctionnement à marche réduite

et de remise en marche telles qu'on les décrira ci-après).

Au-dessus de.la conduite 232 et en travers par rapport au lit de combustion s'étendent des tubes de vapeur d'eau

234 dont les extrémités sont montées dans des tôles-sup-

ports de tubes 235 (dont une se trouve représentée en poin-

tillé) qui définissent des collecteurs pour l'introduction d'eau jusque dans les tubes et pour la sortie d'eau et de vapeur à partir desdits tubes. Ces tubes 234 sont espacés et occupent 25 % du volume limité par l'enveloppe dans la zone comprise entre la rangée supérieure de tubes et la

rangée inférieure de tubes.

Le lit supérieur de désulfuration est agencé au-dessus d'un tube perforé 236 d'amenée d'air secondaire; ce tube est percé de deux rangées de trous 238 inclinés vers le bas

selon un angle de 300 pour répartir l'air secondaire au-

dessous du lit supérieur; il est prévu une troisième ran-

gée de trous 240 sur la génératrice inférieure du tube pour expulser par soufflage toutes particules qui auraient pu pénétrer dans le tube. Audessus du tube 236 est agencée

une chemise d'eau 242'qui sert à refroidir la plaque dis-

tributrice 214 afin d'empêcher qu'elle se gondole. Des chicanes 244 (une. représentée) servent à maintenir la vitesse de circulation de l'eau de refroidissement à une valeur assez grande pour éviter l'établissement de zones

locales surchauffées qui pourraient provoquer des dommages.

De multiples capuchons de barbotage-246 s'étendent au tra-

vers de la chemise d'eau 242 et de la plaque 214. Une cou-

che d'isolant 248 repose sur la plaque 214 autour de cha-

cun des capuchons 246, et une couche de pierres 250 (les mêmes matières que pour les pierres 230) recouvre l'isolant 248 et les capuchons 246. Une couche similaire d'isolant

249 est fixée au fond inférieur de la chemise d'eau 242.

Ce dernier isolant sert au mêmes fins que celui prévu sur

la plaque distributrice et sur la chemise d'eau det lit mé-

dian. (Les pierres 250 servent à permettre aux gaz issus

des capuchons 246 de se répartir latéralement sur le dis-

tributeur, en les faisant ainsi pénétrer dans le lit supé-

rieur à une vitesse suffisamment faible pour éviter une

fragmentation exagérée des particules de calcaire). Au-

dessus du lit supérieur sont agencées trois rangées de tubes 252 servant à renvoyer des particules jusque dans le lit. Chaque tube faisant partie dé la rangée médiane est placé directement au-dessus d'un tube correspondant faisant

partie de la rangée inférieure, mais chacun des tubes fai-.

sant partie de la rangée supérieure est placé à mi-distance entre chaque paire adjacente de tubes faisant partie des deux rangées inférieures. Cet agencement évite la possibi-

lité d'une ligne de visée s'ouvrant sous un angle quelcon-

que au-travers du faisceau de tubes, et a pour effet que toute particule éjectée hors du lit doit obligatoirement heurter un des tubes avant de quitter le lit, ce qui réduit

sa vitesse et diminue le risque de projections de-particu-

les jusque dans le franc-bord. (On peut utilement agencer un faisceau similaire de tubes au-dessus du deuxième lit, c'est-à-dire du lit de combustion). Les tubes 252 sont

supportés à proximité de leurs extrémités et en des posi-

tions espacées le long de leur longueur par des tÈles per-

forées 254 (dont une seule est représentée), qui sont elles-mêmes supportées à partir de l'enveloppe 202 par des tiges 256. Au-dessus des tubes 252 s'étend une conduite 258 d'amenée de calcaire qui sert à déposer du calcaire dans le lit de désulfuration jusqu'à un niveau situé juste

au-dessus de la rangée supérieure de tubes 252. Le calcai-

re tombe à partir d'un té de sortie 259 du tube 258 au travers d'un intervalle (non représenté) ménagé dans le

faisceau de tubes 252; sans cet intervalle, quelques par-

ticules de calcaire pourraient être trop grosses pour pas-

ser au travers du faisceau de tubes; Une colonne de des-

cente 260 de calcaire coopère avec un pot à calcaire (non

représenté fig. 1 mais représenté fig. 8) servant à mainte-

nir le niveau de calcaire juste au-dessus des tubes 252 et à évacuer, hors de l'installation, le calcaire usé. Des gaz désulfurés chauds sortent par une conduite de fumées 262 qui peut les transférer à une chaudière dans laquelle ils cèdent leur chaleur sensibles puis à ume batterie de sacs filtrants pour en séparer toutes cendres ou autres particules ayant pu s'échapper du lit supérieur; ils sont

finalement envoyés à une cheminée.

Une colonne de remontée 264 et une colonne de descente 266 permettent de transférer du matériau constitutif de lit depuis le lit inférieur jusqu'au lit médian et vice versa, pour réaliser un. préchauffage et une mise en régime de marche réduit (ces deux opérations étant déccites plus en détail ci-après). L'agencement de remontée 264 comporte une conduite de remontée 268 qui, lorsqu'une porte 270 est ouverte par un dispositif de commande 272 (représenté en pointillé car il est agencé à l'extérieur de l'enveloppe 202), permet le prélèvement de matériau constitutif de lit à partir du lit inférieur et son soufflage,par de l'air sous pression injecté par un tube 274, jusque dans le lit

médian au travers d'une porte 276, qui est maintenue norma-

lement fermée par l'effet de la pesanteur pour empêcher un remplissage de la conduite de remontée par du matériau constitutif de lit quand elle n'est pas utilisée, mais-qui s'ouvre en réponse à la poussée du matériau constitutif de lit soufflé depuis le-lit inférieur. Le niveau normal de

matériau constitutif de lit pour que le dispositif de com-

bustion fonctionne à sa capacité de 100 % est situé juste au-dessus des plus hauts tubes de vapeur, comme le montre la fig. 1. On utilise des raccords renforcés 278 et 279 aux coudes de passage du matériau constitutif de lit afin d'y éviter une usure trop rapide de la paroi du tube de la

colonne de remontée.

L'agencement de descente 266 comporte une conduite de descente 280 qui, lorsqu'une porte 282 est ouverte par un dispositif de commande 284 (représenté en pointillé parce qu'il est monté à l'extérieur de l'enveloppe), permet à du matériau-constitutif de lit qui a pénétré dans la conduite

à partir du lit médian d'être transféré par une vis d'ali-

mentation jusque dans le lit inférieur. En fonctionnement normal, il convient que la conduite de descente 280 soit remplie de matériau constitutif de lit agissant comme joint résistant à la pression pour que de l'air provenant d'une chambre d'insufflation 227 ne soit pas capable d'empêcher

le matériau constitutif de lit de descendre dans cette con-

duite. Un raccord renforcé 281 est agencé là o la con-

duite 280 fait un coude brusque pour empêcher une usure

trop rapide de la conduite au niveau de ce coude.

Il convient de considérer des détails particuliers de

construction de l'installation représentée fig. 1. Chaque.

tube de chaudière 234 comporte un ajutage 288 (fig. 2) em-

manché dans celle de ses extrémités qui est raccordée au collecteur d'admission d'eau. Le but de cet ajutage est de

permettre à de l'eau de pénétrer jusque dans un tube de va-

peur et de s'y écouler, un tel écoulement ne se produisant

pas seulement dans les tubes inférieurs parce que la pres-

sion hydrostatique est plus grande pour eux. Si de l'eau cesse de s'écouler dans un tube, il risque de subir très rapidement une surchauffe. Avec l'ajutage, la résistance

primaire à l'écoulement est la perte de charge (ou'de pres-

sion) au travers de l'ajutage, qui est la même pour tous les tubes, de sorte que les tubes inférieurs cessent de procurer à l'eau un parcours d'écoulement sensiblement

plus facile.

La fig. 3 montre un capuchon de barbotage 224 agencé dans la plaque distributrice médiane 212. Ce capuchon 224 comporte un embout 290 et un capuchon proprement dit 292, ou coiffe. L'embout 290 est emmanché au travers d'un trou percé dans la plaque 212 et au travers d'un tube mis en place dans la chemise d'eau 225 (non représentée fig. 3

voir la fig.. 4 concernant la même construction d'un capu-

chon de barbotage agencé dans le lit supérieur). Juste au-

dessous de la coiffe 292 sont percés quatre trous 294 ra-

dialement espacés (dont trois seulezẻnt sont représentés) ménagés dans la paroi latérale de l'embout 290. La coiffe

292 comporte un épaulement annulaire 296 qui agit à la fa-

çon d'une ombrelle sur les trous 294 pour empocher que du sable (ou., dans le lit supérieur, du calcaire et du sable) puisse tomber dans les trous et "pleurer" jusque sur le

lit situé au-dessous quand le brleur est éteint. En réa-

lité, un tel ruissellement pose un problème bien moins aigu dans le lit supérieur car il s'y trouve des pierres 250 assurant une protection contre un tel ruissellement de sable et de calcaire. Le diamètre de l'épaulement 296 est choisi de façon telle qu'un angle a mesuré depuis le bord

inférieur externe de l'épaulement jusqu'à la surface inter-

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ne inférieure de l'un des trous 294 (fig. 3)- soit inférieur

à l'angle de repos (ou d'éboulement) du sable (ou du calcai-

re), qui est l'angle que forme un tas de matériau en parti-

cules avec la base sur laquelle il repose. L'angle de re-

pos pour le sable utilisé dans l'installation représentée fig. 1 est égal à 370. En fait, pour calculer l'angle a, il convient de retrancher d'abord, à partir du diamètre du trou 294, le diamètre des particules, puis de choisir un diamètre d'épaulement qui, lorsqu'on trace une-ligne depuis le bord de l'épaulement jusqu'au fond du trou 294 moins le

diamètre d'une particule (comme l'indique la fig. 3), donne-

ra un angle plus petit que l'angle de repos. On peut cal-

culer l'angle a de cette manière car on a constaté qu'une simple couche (ou monocouche) de particules ne pourra pas

tomber dans un des trous.

Les capuchons de barbotage 218 et 246 sont oemblables

aux capuchons de barbotage 224, à leur dimension près.

Tous les capuchons de barbotage peuvent être enlevés de leurs plaques distributrices respectives, afin d'en permettre -20 le remplacement facile. Chaque capuchon de barbotage 246 du lit supérieur est emmanché au travers d'un tube 298 (fig. 4) placé dans une chemise d'eau 242 et y est coincé par une virole 300. Un demi-raccord 251 est fileté au bas de l'embout 290 pour le fixer dans le trou. A l'exception de la virole 300 et du demi-raccord 251, le capuchon de barbotage 246 est-maintenu relativement isolé du tube 298

et de la chemise d'eau 242 afin de permettre que ledit ca-

puchon de barbotage puisse s'échauffer jusqu'à une tempé-

rature plus élevée que celle du distributeur, pour brûler tous goudrons ou autres substances volatiles susceptibles de s'accumuler sur les capuchons au cours de la mise en

marche. Parce que cette fonction de combustion des sub-

stances volatiles abrège la durée de service utile des ca-

puchons de barbotage, la possibilité d'un remplacement fa-

cile desdits capuchons sans qu'il soit nécessaire de rem-

placer le distributeur constitue un avantage précieux.

La fig. 5 montre un joint dilatable 219 pour la plaque distributrice inférieure 210. Un tel joint 219 comporte un

* élément 302 en forme de L qui est boulonné avec un jeu no-

table à la face inférieure externe de la plaque 210 par

des boulons 304 (dont un seul est représenté). Une corniè-

re en fer 306 est assujettie à l'enveloppe 202 et s'étend vers l'intérieur au travers des couches réfractaires 204 et 206 jusque dans l'espace compris entre la plaque 210 èt 1'

élément 302. La cornière 306 étend la longueur de la pl que 210 dans la direction s'étendant hors du plan du papier, tout comme le

fait l'élément 302. Toutefois, des traits de scie espacés 308 (dont un seul est représenté fig. 5) sont découpés dans la cornière 306 pour permettre une dilatation latérale de la cornière sous l'effet d'un échauffement, en particulier au bord extérieur de la cornière en fer. Quand

la plaque 210 se dilate dans la direction des flèches (isi-

bles fig. 5) quand le brûleur fonctionne, an espace est mé-

nagé pour cette dilatation parce que le bord extérieur de la cornière 306 est lui-même espacé du boulon 304 et parce que,-d'une manière correspondante, les bords extérieurs de

la plaque 210 et de l'élément 302 sont espacés du réfrac-

taire 206. Des joints 219 empêchent ainsi la plaque 210 de

se gondoler. Un boulon 304 assujettit mutuellement la pla-

que 210 et l'élément 302 en réalisant une étanchéité suf-

fisante pour minimiser des fuites de gaz au travers du joint, le serrage réalisé étant toutefois assez lâche pour permettre un libre déplacement latéral de la plaque et de

l'él4men, en forme de I par rapport à la cornière. Des -

joints 219 assujettissent la plaque 210 à l'enveloppe 202

sur au moins trois côtés. On peut prévoir, sur le quatriè-

me côté, soit un autre joint 219, soit une rainure ménagée

dans la paroi intérieure de l'enveloppe.

La fig. 6 montre une portion d'un système de circula-

tion d'eau pour une installation 200 de combustion et dé-

sulfuration. De l'eau alimentaire pénètre dans le système par une conduite de retour 328 et est pompée par une pompe 312 de circulation qui la refoule par une conduite 3i4 jusque dans le collecteur d'admission (non représenté car il se trouve situé sur le côté du br leur qui se trouve à

l'opposé de celui que montre la fig. 6) alimentant les tu-

bes de vapeur 234, après quoi cette eau passe dans lesdits tubes de vapeur 234, puis dans le collecteur de sortie 316 et ressort par une conduite 318. De la vapeur est séparée' de l'eau dans le collecteur de sortie 316 et en sort par une conduite fournissant de la vapeur, 320. Une conduite

322 transfère une portion de l'eau depuis la pompe de cir-

culation jusqu'à une chemise d'eau 242 servant à refroidir la plaque distributrice supérieure. De l'eau sort de cette chemise 242 par une conduite 324 qui la ramène au collecteur de sortie 316 dont elle ressort par une conduite 318. Bien que les conduites ne soiet pas représentées, un agencement

similaire est prévu pour la chemise d'eau 225 (non repré-

sentée fig. 6). Un tambour de vapeur 326, dispositif-sé-

paré placé le long de l'installation 200 de combustion et de désulfuration, fournit de l'eau au système pour faire l'appoint d'eau qui est perdue par suite de la production

de vapeur dans le dispositif de combustion et pour garan-

tir qu'il y aura toujours assez d'eau pour assurer un bon fonctionnement de la pompe 312. Le tambour de vapeur 326 comporte une conduite 328 d'amenée d'eau alimentaire et

une conduite de sortie 330, cette dernière servant à four-

nir de l'eau à la pompe 312. Un montage 332 comprenant une valve à flotteur fournit de l'eau additionnelle pouvant être admise dans le tambour de vapeur par une conduite 328 chaque fois que le niveau de l'eau dans ce tambour descend au-dessous d'une certaine hauteur. Une coiduite 334 sert

à noyer les tubes de vapeur 234 avec de l'eau pour une in-

terruption d'urgence en cas de péril, afin d'empocher une

surchauffe desdits tubes. Une valve 356 à solénoïde réa-

lise automatiquement une admission de cette eau de noyage

pour une telle interruption d'urgence. Une conduite d'é-

vent 338 fait communiquer le tambour de vapeur avec la conduite 320 de débit de vapeur pour éviter l'établissement

d'une pression de vapeur positive ou négative dans le tam-

bour de vapeur 326. Le circuit d'eau- pour l'installation de combustiondésulfuration est établi en parallele avec le circuit d'eau de la chaudière (non représentée) comme suit. La conduite assurant un retour d'eau à la conduite 328 est aussi raccordée à l'admission d'eau de la

chaudière, et la conduite de vapeur admettant de là vapeur-

à l'installation d'utilisation de vapeur, qui est raccordée à la conduite 320,est aussi raccordée à la. sortie de vapeur de la chaudière. Si l'on veut maintenant considérer le système servant à fournir du charbon à l'installation 200 de combustion et désulfuration, la fig. 7 montre un dispositif 348 à vis à vitesse variable, un sécheur de charbon 340, un broyeur 342, un verrou rotatif 368 à air, et un pot à charbon 344. Du charbon provenant d'une trémie 346 passe au travers du dispositif d'alimentation 348 à vis et tombe dans'un sécheur 340 par une goulotte 341 à partir de laquelle il tombe dans une auge 350 affectant en coupe transversale une forme partiellement semicirculaire et dans laquelle se trouve placé un arbre tournant 352 portant à chaque extrémité une meule 353 (dont une seule est représentée); entre ces deux meules s'étendent des barres 354. Une des barres 354

supporte de plus petites chevilles transversales 356 (me-

surant environ 25.mm de longueur) qui sont mutuellement

espacées par des intervalles d'environ 6 mm servant à rete-

nir de plus gros morceaux de charbon tout en laissant pas-

ser de plus petits morceaux de charbon et les fines. A la base de l'auge 350 est fixée une conduite 358 d'air chaud (260-370oC) qui introduit de cet air chaud dans l'auge 350 au travers d'une plaque distributrice perforée 359 afin de fluidiser les particules plus petites et de chauffer, par le choc du jet, les plus-grosses. Cet air est d'abord chauffé en le faisant passer au travers d'un serpentin (non représenté) placé dans le lit de combustion. Un couvercle 360 ferme l'auge 350. Un évent 361 permet l'échappement d'air chaud et de tous gaz susceptiblesde se trouver émis

par le.charbon. Le. montage rotatif favorise le séchage de.

morceaux grossiers de charbon, quand on réalise l'alimen-

tation avec seulement de gros fragments de charbon (par exemple,-du charbvonpour la chauffe de foyers,en morceaux mesurant environ 32 x 6 mm), en agitant les morceaux, ce qui a pour effet d'éliminer des poches d'humidité qui sans

cela pourraient subsister entre des morceaux de charbon.

Quand on utilise le sécheur pour sécher un charbon conte-

nant à la fois des fragments grossiers et des fines (par exemple, de la noix et du poussier dont la granulométrie s'échelonne entre 38 et 0,6 mm), le déplacement des chevil- les 356 de ratissage élimine les morceaux grossiers, qui n'exigent pas un séchage aussi poussé que les fines,_ce qui permet au charbon restant de pouvoir être séché dans

un état fluidisé. Des charborscontenant jusqu'à 15 % d'hu-

midité peuvent être traités par le sécheur en utilisant un air qui, conformément aux impératifs de sécurité, est à une température bien inférieure au point d'explosibilité des gaz de houille, à cause de la durée relativement longue du temps de séjour (typiquement, 15 secondes) du charbon dans l'auge,ce qui permet l'accès de l'air à une proportion relativement grande de la surface du charbon, le résultat

étant de favoriser un bon transfert de chaleur au charbon.

Sur le câté de l'auge 350 situé à l'opposé du dispositif d'alimentation à vis 348 est agencée une lèvre de sortie

362 qui se trouve placée à l'extrémité d'un rayon à 150 au-

dessous d'un rayon horizontal, et qui dirige le charbon séché vers une conduite 364 et de là vers un broyeur 342 (conçu pour permettre un broyage du charbon j.usqu'à un diamètre de particules correspondant à 95 % de particules de moins de 13 mm, avec 50 % de particules restant sur un tamis normalisé à ouvertures carrées mesurant environ 2,36

mm de côté), d'o il tombe dans un sas rotatif 368 à air.

Un évent 369 empêche l'établissement d'une pression en amont dudit sas à air, et est mis en communication avec

l'atmosphère.

Des pochettes de charbon broyé sont ensuite admises à tomber du sas à air 368 jusque dans un pot à charbon 344 dans lequel est montée une plaque distributrice perforée 370 au-dessous de laquelle une conduite 372 d'entrée d'air

fait-pénétrer de l'air de fluidisation dans le pot au tra-

vers de ladite plaque 370. Une conduite 374 de sortie de charbon s'étend à partir du pot au-dessus de la plaque 370 et est raccordée au pot par un ajutage convergent 375 qui

facilite un transfert pneumatique du charbon par une con-

duite 374 qui amène ce charbon à la conduite d'amenée 232 (fig. 1) de charbon à l'installation 200 de combustion et

de désulfuration.

Le but du pot à charbon est d'atténuer les fluctua- tions dans l'allure d'amenée de charbon, fluctuations qui en l'absence d'un tel pot s'observeraient quand le sas rotatif à air vide chaque poche. De telles fluctuations accroîtraient le risque d'une obstruction dans la conduite d'amenée de charbon, en diminuant ainsi la sécurité et la fiabilité de fonctionnement du système, et diminueraient aussi son aptitude à transporter des morceaux de charbon relativement gros (jusqu'à 13 mm) dans la conduite 374 de

32 man de diamètre sans qu'il s'y produise une obstruction.

Une conduite 374 de plus grand diamètre serait alors né-

cessaire pour transférer convenablement de tels gros mor-

ceaux. Mais une conduite de transfert de charbon d'un plus grand diamètre exige pour fonctionner pneumatiquement de plus grandes quantités d'air, ce qui a à son tour pour conséquence un plus grand risque de mauvais fonctionnement du dispositif de combustion en accroissant les dangers de soufflages au travers du lit quand la hauteur de ce lit est à sa profondeur minimum. Ces soufflages entraînent avec eux les fines de houille (passant au travers d'un tamis normalisé à maille nO 28, comportant des ouvertures

carrées mesurant 0,59 mmn de côté) dans la conduite d'ali-

mentation en charbon, et affectent défavorablement le ren-

dement de combustion du braleur. On peut amortir comme

suit des fluctuations dans l'allure de l'écoulement de sor-

tie du charbon. On dimensionne le pot à charbon de manière à permettre une vigoureeuse fluidisation. Autrement dit, on choisit une valeur de la vitesse d'écoulement de l'air de fluidisation au-travers du pot telle qu'exile soit égale

à au moins trois fois la-vitesse minimum de fluidisation.

du charbon. Ceci a pour effet que des particules de char- -

bon s'envolent jusque dans l'espace situé au-dessus du

niveau de la surface supérieure du lit dans le pot à char-

bon; celles des particules qui s'envolent ainsi jusque dans le voisinage du conrvergent 375 sont attirées jusque

dans ce convergent et sont soufflées jusque dans la condui-

te 374 de charbon et vers le dispositif de combustion et de désulfuration 200. Sans fluidisation, l'allure d'amenée de charbon se trouverait apprêciablement modifiée par suite

des légères variations de la hauteur du lit qui se produi-

sent inévitablement en raison des à-coups dans l'amenée de matière combustible mais, avec une fluidisation, on peut constater que l'allure d'amenée jusqu'au convergent dépend des jaillissements d'éclaboussures à partir du lit, qui sont indépendants des à-coups. Un tube 376 de soufflage

de jet aide à procurer une avantageuse égalisation de l'é-

coulement en éliminant toutes accumulations de matière susceptibles de se produire, faute de cette précaution,

dans le convergent 375.

On peut aussi utiliser le pot à charbon pour partager le courant principal de charbon en un certain nombre de courants d'amenée eégaux, plus petits, servant à alimenter chacun une superficie de lit d'égales dimensions. TJn tel partage du courant est nécessaire pour des dispositifs de combustion à lit fluide dont la superficie de lit excède environ 0,93 mètre carré. Le pot à charbon accomplit une telle fonction de partage du courant en plaçant le nombre

requis d'orifices de sortie (un pour chaque portion de sur-

face. de 0,93 m2) sur le périmètre du pot, chacun de ces orifices étant identique à l'agencement à convergent 375,

à conduite 374 et à tube de soufflage 376.

(Des moyens d'une conception encore Dplus avantageuse consisteraient h déplacer le sas rotatif 368 à air pour le placer entre la vis d'amenée 348 et le sécheur 340, et en permettant à de l'air chauffé, sortant du sécheur par un évent 361, de jouer le rôle d'air pour le transport de charbon qui est admis à pénétrer dans le pot à charbon par une conduite 372 avant d'entraîner le charbon vers le dispositif de combustion à lit fluide. Ceci élimine la perte de chaleur et la perte de combustible associées l'établissement d'un évent communiquant avec l'atmosphèIre

pour laisa-er échapper les gaz à partir du sécheur, et éli-

mine aussi la nécessité de prévoir un.quelconque système collecteur de particules qui, autrement, serait nécessaire

avec un système utilisant un évent communiquant avec l'at-

mosphère. La fig. 8 montre un pot à calcaire 378, analogue au Fot à charbon 344. Le susdit pot 378 est raccordé à la colonne de descente 260 de calcaire par un tube vertical 380 qui s'étend de haut en bas centralement à l'intérieur

de l'enveloppe 382 du pot. A l'intérieur de cette envelop-

pe 382 est agenc éeaussi une plaque distributrice perforée

384 placée au-dessous de la bouche inférieure du tube ver-

tical 380. Au-dessus de la plaque 384 est agencée une pla-

que obturatrice d'orifice 386, laquelle plaque 386 est verticalement ajustable à l'aide d'une poignée 388 et d'un arbre fileté 390 pour régler les dimensions de l'orifice inférieur du tube vertical 380 débouchant dans l'enveloppe 382. A un niveau situé au-dessus de la bouche 381 du tube

vertical 380 est agencé un montage de sortie 392 qui rac-

corde l'enveloppe 382 à une conduite 394 d'évacuation de

calcaire. Un tube 396 de soufflage d'air est dirigé de fa-

çon à souffler de l'air jusque dans le montage de sortie 392 pour faciliter un transport pneumatique de calcaire usé à l'aide d'une conduite 394 aboutissant à une trémie

(non repré:entée) équipée d'une batterie de sacs de filtra-

ge. Au-dessous de la plaque 384 est agencé une conduite 398 d'entrée d'air qui envoie de l'air de fluidisation au travers de la plaque 384. L'enveloppe 382 repose sur des

supports 400. Le pot à calcaire remplit une fonction ana-

logue à celle du pot à charbon; autrement dit, il sert à transporter des solides sans à-coups ni interruptions dans

une conduite ayant le plus petit diamètre pratiquement pos-

sible. Il sert aussi à refroidir le sorbant depuis sa tem-

pérature de lit (environ 8435C) jusqu'à une température assez basse (inférieure à 204 C) pour txaClsp.trter en toute sécurité le sorbant utilisé jusqu'à la batterie de sacs

filtrants. Il sert encore à faire fonctionner le tube ver-

tical plongeant 380 qui amène le sorbant à la manière d' un joint de maintien de pression permettant d'établir la

pression régnant dans le pot à calcaire à une valeur suf-

fisante (typiquement égale h environ 0,07 bar) pour trans-

porter le sorbant usé jusqu'à la trémie équipée d'une bat-

terie de sacs filtrants, en éliminant ainsi la nécessité d'agencer un joint mécanique d'étanchéité dans le tube de

d:scente contenant du sorbant à une température élevée.

(Selon Walker et al., Combustion, février 1979, page 31, aucun dispositif permettant de remplir ces fonctions, à savoir celles d'un refroidisseur dans une conduite de

descente de matériau constitutif de lit, n'est actuelle-

ment disponible).

On donne ci-après des dimensions et d'autres spécifi-

cations d'une installation conforme au mode de réalisation décrit cidessus, et qui a été choisie pour fournir une quantité d'énergie égale à 1356 thermies/heure/m2. La

surpression de vapeur (pression en plus de la pression at-

mosphérique) est inférieure ou au plus égale à 1 bar. La superficie horizontale de la plaque distributrice médiane 210 est égale à 1,858 m2 (0,9144 m, 0,0508 m x 1,8288 m, 0-,1016 m) pour une énergie débitée égale à 2520 thermies/ heure. Quand le lit inférieur est rempli, sa profondeur (à l'état tassé, non fluidisé) est égale a 0,1778 mètre;

pour le constituer, on utilise un sable dont.les particu-

les mesurent 850 microns (tamis normalisé à maille n 20).

La profondeur du lit médian varie depuis 0,1524 m jusqu'à 0,2921 m-et utilise un sable de mêmes dimensions que pour le lit inférieur. Le lit supérieur a une profondeur de 0,1524 m et utilise un sable.comprenant 90 % de particules correspondant à un tamis normalisé à maille n0 6 (3,33 mm) et 50 % de particules restant sur un tamis normalisé à maille no 10 (1, 65 mm), plus des fragments de calcaire

mesurant environ moins de 16 mm et plus de 8 mmin. Le cal-

caire est du type 1360 que l'on peut acheter à la Monmouth Stone Co., à Monmouth, Illinois, Etats-Unis d'Amérique. Le charbon est un charbon bitumineux Peggs Run pour la chauffe de foyers, calibré environ 32 mm x 6 mmin, contenant 3,25 % de soufre et ayant un pouvoir calorifique égal à 7639 thermies/tonne, que l'on peut acheter à la Peggs Run Coal

Co., à Shippingport, Pennsylvanie, Etats-Unis d'Amérique.

La diituince entre les capuchons de barbotage 224 et la partie inférieure du faisceau de tubes de vapeur 234 est égale à 152 mm. (Ceci permet un fonctionnement du brûleur sans qu'il se produise un soufflage dans la conduite d'ame- née de charbon. Lors de la mise en oeuvre du présent mode

de réalisation, on observe un soufflage quand la profon-

deur de matériau constitutif du lit médian est inférieure Il 76 mm, cette profondeur étant mesurée à partir du sommet des capuchons de barbotage 224. Le fait de donner à cette profondeur une valeur de 152 mm, au lieu de se contenter

de la valeur nminimum de 76:mn, permet d'établir un coeffi-

cient de sécurité pour se prémunir contre un soufflage d

à une perte, survenue par inadvertance, de matériau cons-

titutif du lit en cours de fonctionnement de l'installa-

tion). Le franc-bord du lit médian est de 762 mmi et pour le lit supérieur le franc-bord est de 457 min. On a choisi

ces dimensions de francs-bords pour empêcher une perte no-

table de sable et de sorbant, respectivement. La hauteur globale du dispositif 200 de combustion-d.sulfuration est égale à 2,54 m. Tous les eapuchons de barbotage 218, 224 et 246 sont espaces, entre centres, de 76, 2 mm, ce qui en donne 172 par mètre carré. Ils sont placés plus pros des parois que ne le montre la fig. 3, afin d'obtenir une

fluiisation bien uniforme dans toute l'étendue du lit.

Les embouts pour les capuchons de barbotage sur le lit supérieur sont de 25,4 mm (IPS) et les capuchons sont de ,4 m.i NTPT; chacun de ces éléments est de 12,7 mm dans les deux lits inférieurs. L'épaulement 296 mesure 48,3 mm de diamètre. L'espacement radial 291, entre l'embout 293

pour le lit supérieur et le tube 298 qui l'entoure est ap-

proximativement égal a 2,5 mm. Les trous 294 percés dans le cas de la plaque distributrice médiane mesurent 4,88 mm

de diamintre; les trous équivalents pour la plaque distri-

butrice sup,'rieure me;surent 10,16 minm de di.amtre. Les

c-illoux de quartz 250 constituent une couche dont l'é-

paisseur est de 50,8 mm au-dessus du sommet des capuchons

24 85178

246. Bien que l'on ait représenté seulement une conduite 232 d'amenée de charbon, en réalité on en utilise deux, plac<achacune centralesaent sur une superficie de lit de 0,93 m2. La conduite d'amenée 232 est en tube de 31,75 mm IPS, les tubes de vapeur 234 mesurent 38,1 mm de diamètre

extérieur, et les conduites 236 d'air secondaire (dont seu-

lement une a eté représentée) mesurent 101,6 mm de diamètre extérieur. Les trous 238 sont de 12,7 rlm le long des deux cotés, espacés de 177,8 min entre centres, et les trous 240

sont de 6,35 mm et sont espacés de 88,9 mm entre centres.

Le pas d'espacement des tubes de vapeur est de 165,1 mm

dans la direction horizontale, et de 71,1 mm dans une di-

rection à 30 de l'horizontale. Les conduites 258 d amenée de calcaire mesurent 38,1 mm de diamètre extérieur. Les tubes 252 mesurent 19,05 mm de diamètre extérieuro Les

tubes 252 sont espacés de 34,93 mm entre axes, et consti-

tuent des rangées espacées elles aussi de 34,93 mui entre axes. La conduite de remontée 268, la conduite de descente 280 et la conduite de descente de calcaire 260 sont toutes de 50,8 mm IPS. Le rapport de marche à régime réduit est de 30 ' 1. Le préchauffeur 223 est du type à conduite chauffée par combustion de propane et représente 15 % de la

capacité de chauffage de l'installation 200 de combustion-

désulfuration. La densité apparente du réfractaire 204 est égale à 800 kg/m3 et son épaisseur est égale à 63,5 mm; la densité apparente du réfractaire 206 est égàle à 2240 kg/m3 et son épaisseur est égale à 38,1 mm. En ce qui concerne le pot à charbon, la conduite 372 d'admission d'air est un tube de 38,1 mm IPS, le tube de soufflage d'air 376 est un tube de 9,53 mm, le convergent de sortie 375 est excentré

ert ses deux sections d'entrée et de sortie mesurent respec-

tivement 63,5 mm et 31,75 mm de diamètre. En ce qui con-

cerne le pot a calcaire, la conduite d'admission' d'air 398 est en tube de 38,1 mm IPS, le tube 396 de soufflage d'air mesure 9,53 mm'de diamètre, et le convergent 392, du type

excentré, mesure 63,5 mm x 38,1 mm, cependnnt que la condui-

te de sortie 396 est en tube de 38,1 mm ITS.

En ce qui concerne les matériaux de construction, la conduite de remontée 268, la conduite de descente 280,- la conduite 260 de descente de calcaire, et les tubes d'arrêt

252 sont établis en alliage 316 du type dit acier inoxyda-

ble. Les conduites 236 à air secondaire, la conduite 232 d'amenée de charbon, et les embouts pour les capuchons de barbotage sont établis en alliage 304 du type dit acier inoxydable. L'enveloppe 202, les tubes de chaudière 234,

les chemises d'eau 225 et 242, les trois plaques distribu-

trices, le pot à charbon 344 et le pot à calcaire 378 sont

établis en acier au carbone. Les coiffes pour les capu-

chons de barbotage sont établis en alliage 304 du type dit acier inoxydable. Les tubes 376 et 396 de soufflage d'air

sont en cuivre.

On décrit ci-après le fonctionnement du système.

On utilise du sable pour remplir le lit médian jusqu'à une profondeur d'environ 292 mm. Du calcaire du type 1360, broyé jusqu'à un diamètre moyen des particules égal à 850 microns (tamis à maille nO 20) est amené par une conduite d'amenée 258 pour remplir le lit supérieur jusqu'à une

profondeur d'environ 152 mm.

La mise en marche d'un appareil de combustion froid nécessite un préchauffage effectué comme suit: de l'air de fluidisation est fourni à partir d'une soufflante (non représentée) par l'intermédiaire d'une boîte à vent 216; le lit médian, étant admis qu'il a été préalablement rempli

de matériau constitutif de ce lit, est vidé à l'aide de l'-

agencement de descente 266 jusqu'à ce que le niveau du lit s'établisse audessous de l'orifice d'entrée de la conduite de descente, de façon telle que-les tubes 234 de chaudière cessent d'être recouverts par du matériau constitutif de lit (il reste de ce matériau sous une épaisseur d'environ

152 mm). De l'air provenant de la boite à vent 216 et pas-

sant au travers des capuchons de barbotage-218 agit de ma-

nière à répartir et étaler le matériau constitutif de lit

déposé par la conduite de descente, et est dirigé au tra-

vers du lit de conservation ou d'accumulation lorsque soit

la conduite de remontée, soit la conduite de descente fonc-

tionne, afin de maintenir uniformément réparti le matériau -, 0 : ?. -j

constitutif du lit inférieur. Quand le niveau du lit mé-

dian est descendu jusqu'à 152 mm, un interrompt le courant d'air de fluidisation. On met en marche la pompe 312 de

circulation d'eau. On met ensuite en marche le préchauf-

feur 223, placé à une certaine distance au-dessous de la

plaque distributrice 212 afin de réaliser un chauffage uni-

forme du lit médian. Les flammes engendrées dans le brû-

leur-préchauffeur sont refroidies jusqu'à approximativement 9270C par de l'air secondaire avant qu'elles soient admises

à sortir du brûleur, afin d'éviter une surchauffe des capu-

chons de barbotage 224. Des gaz chauds sortant du brûleur-

préchauffeur 223 chauffent le matériau constitutif du lit médian jusqu'à environ 538C00 en environ une heure, après

quoi on ajoute du-charbon pendant une minute avec fluidisa-

tion (pour faciliter la suite du préchauffage), puis on re-

prend le préchauffage pour environ 15 minutes environ, jus-

qu'à ce que la température du lit atteigne environ 7320C.

Parce que les tubes de chaudière ne sont pas en contact avec le matériau constitutif du lit médian, ils n'extraient

pas de chaleur à partir dudit lit, et, parce que le maté-

riau constitutif dudit lit est chauffé alors qu'il n'est-

pas fluidisé (autrement dit, quand le lit fonctionne à- la

manière d'un lit fixe), la surface développée-pour le cal-

cul de pertes de chaleur à partir du lit se trouve réduite,

de sorte que le matériau constitutif de lit peut être chauf-

fé en se servant d'un préchauffeur assez petit.

Quand la température du lit médian a atteint 7320C, on interrompt le fonctionnement du préchauffeur brûlant du

propane. On injecte de l'air de combustion avec fluidisa-

-tion, provenant d'une soufflante, à l'aide d'une boite à vent 222-et de capuchons de barbotage 224 afin de fluidiser

le lit médian. Le débit d'air de combustion et de fluidi-

sation est commandé et réglé par une valve (non représen-

tée) de façon à donner à ce débit une valeur de 31,25 m3 (mesurés dans les conditions normales de température et de pression) à la minute et par mètre carré de superficie de lit, ce qui correspond à une vitesse superficielle égale à

approximativement 2,29 mètres h la'seconde dans le lit su-

- -.

périeur ? 8430C. La vis 348, d'amenée de charbon et le com-

presseur (non représenté) d'air de transport amenant de l'air au pot àt charbon par la conduite d'admission 372 et à

la sortie (non représentée) du dispositif rotatif fournis-

sant du calcaire sont ensuite mis en muarche, et du charbon se trouve ainsi amené à partir de la trémie 346 à l'aide du dispositif d'alimentation a vis 348, du sécheur 340, du broyeur 342, du sas rotatif à air 368, du pot à charbon 344

puis au lit médian par l'intermédiaire de la conduite 374.

Le charbon se mélange avec le matériau constitutif de lit

chaud et brûle. Une fluidisation efficace produit une bon-

ne répartition du charbon à partir de la conduite-d'amenée de charbon, et il en résulte un mélange homogène du charbon et du matériau constitutif dulit. La chaleur libérée par suite de la combustion du charbon chauffe le lit, jusqu'à

ce que la température de ce lit médian s'approche de la va-

leur désirée de 982 C. (Un réglage à une température moins

élevée peut être nécessaire pour éviter la formation de sco-

ries ou mâchefers quand on utilise des charbons à bas points -

de fusion des cendres, et on peutit prévoir un réglage à une température plus élevée dans le cas de l'utilisation de

charbon à combustion plus difficile, d'une moindre réactivi-

té, et à plus hauts points de fusion des cendres). On em-

pêche la température du lit médian, d'atteindre une valeur trop élevée en partie grâce aux effets de refroidissement

des tubes de vapeur 234, qui sont éclaboussés par le maté-

riau constitutif de lit fluidisé, et en partie grâce.

l'effet d'un thermocouple de commande agence dans le lit médian et qui sert à régler la température établie dans le lit médian grâce a un ajustement de la vitesse du dispositif 348 d'alimentation à vis, ce qui a pour conséquence d'agir sur le rapport combustible/air dans le lit médian. On peut, typiquement, dans ces conditions, faire fonctionner

le brûleur avec un excès d'air de 100 %.

En même temps que débute l'amenée de charbon, on met

en marche l'amenée de calcaire au lit supérieur, à un rap-

port prédeterminé Ca/S, de la manière expliquée ci-après.

* Le calcaire, en fragment mesurant moins de 15,9 mm et plus de 7,9 mm, s'écoule à partir d'une trémie-silo à calcaire

(non représentée) et au travers du dispositif d'alimentati-

on rotatif; lesdits fragments sont pneumatiquement trans-

férés jusqu'au lit supérieur par la conduite 258 d'amenée de calcaire. Le débit auquel le calcaire est ainsi fourni

est déterminé par la vitesse de rotation du dispositif d'a-

limentation en calcaire, laquelle vitesse est asservie au débit du dispositif à vis 348 pour l'amenée de charbon,

afin d'établir une valeur prédéterminée du rapport Ca/S.

Des gaz sortant du lit médian passent au travers des capuchons de barbotage 246 et du lit supérieur, et sortent de l'installation 200 de combustion-désulfuration par une

conduite 262. Lorsque la température du lit supérieur at-

teint 8430C, point de réglage de la température-de foncti-

onnement du lit supérieur, correspondant à la température

pour laquelle l'efficacité de désulfuration est la meilleu-

re, un thermocouple agencé dans le lit supérieur provoque l'ouverture d'une valve de mod-ulation (non représentée) au niveau de la soufflante fournissant l'air de combustion, ce qui a pour résultat un soufflage d'air secondaire dans le

franc-bord 237 du lit médian par l'intermédiaire de la con-

duite 236 d'amenée d'air secondaire. Le débit d'air secon-

daire est continuellement modulé de façon à maintenir à

8430C la température du lit supérieur.

Des solides en particules trop petites pour pouvoir

demeurer dans le lit médian, y compris des cendres, du sor-

bant, de petites particules de carbone, sont soufflés au travers des capuchons de barbotage 246 et sont captés dans le lit supérieur, o la combustion des petits fragments de carbone se poursuit pendant quelques moments avant qu'ils soient soufflés hors du lit supérieur et de l'installation

de combustion par la conduite 262.

Des particules trop grossières pour pouvoir être souf-

flées hors du lit supérieur provoqueront la surélévation du niveau de ce lit, ce qui provoque l'élimination de matériau

en excès par une conduite 260 de trop-plein de calcaire.

Si, après que le lit a atteint sa température désirée

de fonctionnement, la pression de Vapeur du système est in-

férieure à la valeur requise, le brûleur s'adapte automati-

quement de la manière suivante pour accroître la quantité de chaleur qu'il produit. Du matériau constitutif de lit

provenant du lit inférieur est soufflé, grâce au fonction-

nement de la conduite de remontée 264, jusque dans le lit

médian. Ceci accrolt lentement le contact du matériau con-

stitutif de lit avec les tubes de vapeur 234, ce qui a pour effet d'accroitre la perte de chaleur à partir du lit, le résultat étant une baisse momentanée de la température du lit médian. Le dispositif (thermocouple) de perception de la température du lit médian provoque un accroissement du débit d'amenée de charbon par le dispositif 348 à'vis pour l.'amenée de charbon, afin de maintenir la température de charge à son point de réglage antérieur. Ce processus se

poursuit de façon telle que le niveau du lit se trouve éle-

vé, en même temps que le débit d'amenée de charbon est ac-

cru, jusqu'à ce que les tubes de vapeur soient complète-

ment'couverts. A ce stade, approximativement les 2/3 de la chaleur de combustion sont recueillis au niveau des tubes

de vapeur 234, la. chaleur restante étant éliminée au ni-

veau de la chaudière, et l'air en excès dans le lit-mé-

dian représente une proportion de 5 à 30 %. La conduite de remontée doit souffler du matériau constitutif de lit assez

lentement pour éviter une extinction du lit médian, c'est-

à-dire pour permettre à la-croissance du débit d'amenée de charbon d'être assez rapide pour compenser les effets de

refroidissement par le matériau amené.

L'installation 200 de combustion-désulfurationconti-

nue à fonctionner à cette valeur maximum de sa capacité jusqu'à ce que la pression de vapeur atteigne un point de réglage P2 qui détermine la mise en action de la conduite de descente.266 et qui détermine aussi un lent transfert du matériau contenu dans le lit médian vers le lit de con-: servation et accumulation, ce qui a pour conséquence de

diminuer le transfert de chaleur à hauteur des tubes de va-

peut 234 et éventuellement, en réponse au thermocouple du lit médian, de diminuer le débit d'amenée de charbon. Un transfert de chaleur réduit au niveau des tubes-de vapeur 234 provoque à son tour une chute éventuelle de la pression de vapeur au-dessous du point de réglage P2. A ce stade, la conduite de descente 266 est mise hors d'action. Dans la plupart des cas, le brûleur est alors en équilibre: le débit d'amenée de charbon, la profondeur de lit, la produc-

tion de vapeur demeurent tous constants.

Dans certains cas, lorsque par exemple il existe une grande quantité de vapeur emmagasinée dans le système de telle sorte que la pression de vapeur varie très lentement en réponse à des variations de l'allure de conduite de la combustion, la conduite de descente peut avoir été mise hors d'action trop longtemps, ce qui provoque le transfert d'une trop grande quantité de matériau constitutif de lit jusqu'au lit d'emmagasinage, et peut éventuellement être cause d'une chute/de la pression de vapeur au-dessous d'un

point P1 de réglage inférieur, plus bas que P2. A ce sta-

de, la conduite de remontée 264 est mise en action jusqu'à ce que, éventuellement, le niveau du lit médian soit tel

que la production de vapeur satisfasse les besoins de va-

peur, et jusqu'à ce que la pression de vapeur demeure entre P1 et P2. A ce stade, de nouveau, d'autres ajustements du

niveau du lit médian ne sont pas nécessaires aussi long-

temps que la demande de vapeur reste constante. Toutefois, si la demande de vapeur se trouve modifiée, en provoquant le franchissement de l'un ou de l'autre des deux susdits points de réglage, -la conduite de remontée ou la conduite de descente est mise en action jusqu'à ce que le système se

trouve de nouveau en équilibre. De cette manière, l'ins-

tallation de combustion-désulfuration se trouve continuel-

lement modulée depuis sa pleine capacité jusqu'à environ % de sa pleine capacité. Un tel mode de fonctionnement

est dénommé "mode de modulation".

Si la demande de vapeur tombe au-dessous du niveau de %, une nouvelle diminution de la profondeur du matériau

dans le lit médian serait incapable de produire de nouvel-

les diminutions de la production de vapeur et, en fait, serait irréalisable-étant donné que l'entrée de la conduite

de descente 266 ne permet pas d'enlever du matériau consti-

tutif ldu lit médian au-dessous de la profondeur de 152 mm.

Dans ce cas, la pression de vapeur continue à s'élever et, évent, iellement, à excét'der un point de réglage P4 (supérieur

à P2) qui provoque l'arrêt de l'installation 200 de combus-

tion-désulfuration. Un tel arrêt se traduit par l'interrul

tion de fonctionnement du dispositif 348 d'amenée de char-

bon, du sécheur 340, du broyeur 342, du sas rotatif à air

368, et du dispositif d'amenée de calcaire. Après 15 se-

condes, temps d'une durée suffisante pour qu'il cesse d'y avoir des solides dans la conduite de charbon 374 et dans

la conduite de calcaire 258, le compresseur d'air de trans-

port et la soufflante fournissant l'air de combustion sont arrêtés. L'installation 200 de combustion-désulfuration demeure ainsi arrêtée jusqu'à ce que la pression de vapeur s'abaisse au-dessous d'un point de réglage-P3 (situé entre

P2 et P4), auquel elle est remise en marche selon une suc-

cession des opérations élémentaires inverse de celle des

opérations de mise à l'arrêt. Aussi longtemps que la ca-

pacité de production de vapeur est inférieure à 50 % de la

capacité nominale, l'installation 200 de combustion-désul-

furation poursuit son fonctionnement cyclique de marche et

d'arrêt cependant que la pression de vapeur subit des fluc-

tuations entre P3 et P4. Ce mode de fonctionnement est dénommé le "mode cyclique". Au cours dlu fonctionnement en mode cyclique, l'installation de combustion-désulfuration

peut être maintenue arrêtée pendant des périodes d'une du-

rée atteignant jusqu'à une heure, avant qu'elle se soit refroidie audessous de la température pour laquelle la combustion du charbon reprend facilement. Il faut environ trois minutes de fonctionnement pour chauffer le lit et le ramener ainsi à son point de réglage, à une allure d'amenée de charbon égale aux 2/3 de celle qui correspond à l'allure

de pleine capacité. Par ce moyen, on réalise une atténua-.

tion de régime de marche se chiffrant par un rapport de 30 à 1. Si la demande de vapeur se chiffre en moyenne a moins de 1/30 de la pleine capacité pendant un temps d'une durée supérieure ou au moins égale à une heure, le dispositif (tel qu'un thermocouple) sensible à la température du lit médian permet de constater que la température de ce lit est devenue inférieure à la température de réinflammation, et il interdit l'amenée de charbon à l'installation jusqu'à ce que l'utilisation du préchauffeur ait permis de ramener le lit à sa température minimum d'inflamimation. On peut, si cela apparait nécessaireatteindre des valeurs du rapport de ralentissement de marche supérieures à 30:1 en ayant recours à un calorifugeage plus poussé tout autour du lit médian.

Un autre mode de fonctionnement selon le mode de modu-

lation consiste à recourir à un asservissement du débit d'air de combustion à l'allure d'amenee de charbon. Ceci accroit le rendement thermique du système en minimisant la proportion d'air en excès, et ainsi les pertes de chaleur à la.cheminée, mais cela nécessite des commandes de réglage plus complexes que lo-rsqu'on'a recours à la méthode décrite cidessus consistant essentiellement à maintenir toujours

constant le débit d'air.

Un autre mode de fonctionnement, dénommé "mode h bas taux d'oxyde nitrique", prend les dispositions voulues pour que le lit de combustion fonctionne stoechiométriquement

(typiquement, à un rapport d'équivalence de 0,85), cepen-

dant que le lit supérieur est admis à fonctionner à un

taux d'air en léger excès (typiquement, 3 %-), et pour que.

l'on puisse ajouter de l'air tertiaire au-dessus du lit de

désulfuration grâce à l'utilisation d'un mélangeur aérody-

namique (non représenté) permettant d'établir une atmosphè-

re contenant de 20 à 30 % d'air à la sortie de l'installa-

tion de combustion-désulfuration. Il sera nécessaire d'ac-

croître le franc-bord au-dessus du lit supérieur, afin de

permettre une combustion adéquate d'hydrocarbures (et aus-

si de monoxyde de carbone) imbrûlés. Le but de cette mé-

thode est de minimiser les émissions d'oxyde nitrique (NO)

à partir du brûleur, tout en obtenant encore un bon rende-

ment de combustion et de bonnes caractéristiques de pollu-

tion et ce qui concerne S02, CO et divers hydrocarbures.

Un fonctionnement du lit de conmbustion dans des conditions

stoechiométriques ralentit l'allure de combustion des par-

-24'85178

ticules de charbon, ce qui a pour effet d'augmenter la te-

neur en carbone du lit de combustion et aussi du lit de dé-

sulfuration. Antérieurement, des chercheurs (Beer et al., "NO Reduction by Char in Fluidized Combustion", Proc. of the 5th Conf. on Fluidized Bed Combustion, Washington, DC,

décembre 1977) ont démontré que la présence de petites pro-

portions de carbone dans un lit est suffisante pour diminu-

er très fortement le taux de NO émis à partir d'un lit fluide. D'autres techniciens (Horio et al., "A Model Study

of the Development et Low NOx Fluidized-Bed Coal Combus-

tors", Proc. of the 5th Conf. on Fluidized Bed Combustion, Washington, DC, décembre 1977) ont trouvé qu'un dispositif

de combustion en lit fluidisé à deux étages est particuliè-

rement effiôace pour réaliser une opération de m4élange de NO avec le carbone, ce qui aboutit à une réduction chimique de NO avec formation d'azote moléculaire. Le taux d'oxygène dans le lit supérieur doit être choisi et fixé à une valeur optimale permettant de satisfaire à la fois les exigences d'une désulfuration (qui est favorisée par une atmoaphêre à haute teneur en oxygène) et celles d'une réduction de NO (qui est favorisée par une atmosphère-à basse teneur'en

oxygène, bien que la présence de petites proportions d'o-

xygène [correspondant typiquement-à 3 % d'air en excès]

soit acceptable pour l'opération de réduction de NO).

Etent donné qiuril est impossible de faire fonctionner le système avec une faible proportion d'air en excès selon le mode cyclique, ce mode cyclique ne permet pas d'aboutir

à de bas taux de NO.

Périodiquement, selon l'allure d'appauvrissement en

solides ou d'accumulation de solides dans le système, di-

verses parties de ce système doivent être vérifiées afin de dresser un inventaire ou bilan des solides, et il faut prendre des mesures appropriées en opérant comme suit:

On n'obsérve'pas normalement l'accumulation de parti-

cules grossières dans le lit médian, à moins que de grosses particules de matières minérales soient amenées avec le charbon. Dans un tel cas, on interrompt périodiquement le fonctionnement du brûleur, en suite de quoi on actionne la conduite de descente 266, on souffle jusque dans le lit

inférieur tout le matériau constitutif de lit en plus d'une.

profondeur de 152 mm dans le lit supérieur, après quoi tout le matériau en plus d'une épaisseur de 178 mm dans le lit inférieur est éliminé par le trop-plein 220. Le matériau

grossier peut être éliminé par tamisage, après quoi on ren-

voie au lit le matériau restant, ou bien on peut envoyer la totalité de l'excès dans la trémie alimentant la batterie de sacs filtrants-en vue de son rejet. L'utilisation du

lit de conservation et accumulation comme lieu d'élimina-

tion permet de refroidir le matériau en excès à partir de

la température du lit (environ 982C00) jusqu'à une tempéra-

ture permettant de le transporter et de le stocker en toute sécurité (température inférieure à 204c00) en permettant à de l'air de fluidisation de pénétrer dans l'installation de combustion-désulfuration au niveau d'une boite à vent

216 jusqu'à ce que le lit inférieur soit à la basse tempé-

rature voulue, et à ce stade on ouvre alors la valve de

commande de déversement par la conduite de trop-plein 220.

Lorsque l'opération d'enlèvement du matériau en excès est complètement terminée, le brdleur peut reprendre son

fonctionnement normal.

En ce qui concerne le lit supérieur, chaque fois que l'on observe que la hauteur de ce lit tombe au-dessous de la valeur minimum admissible de 102 mm, on remplit-le lit jusqu'à sa profondeur optimum de 152 mm par l'addition de sable grossier [granulométrie: 90 % passant au travers d' un tamis normalisé à maille n 6 (ouvertures carrées de 3,33 mm de côté), 50 % restant sur un tamis normalisé à maille no 10. (ouvertures carrées de 1,65 mm de c6té)]. Il

convient aussi, si l'on observe que la hauteur du lit su-

périeur excède une profondeur maximum admissible de 229 mm, de permettre à de l'air de transport de pénétrer dans le pot à calcaire par la conduite 398, afin de fluidiser les solides qui se trouvent sur la plaque distributrice 384,

ce qui permet au matériau ayant pénétré dans le pot à cal-

caire de se trouversoufflé hors de ce pot à calcaire et

refoulé jusque dans la batterie de sacs filtrants. L'ori-

fice 386 est ajusté de manière à restreindre l'allure à

laquelle du matériau constitutif de lit est admis à péné-

trer dans le pot à calcaire, en empêchant ainsi l'écoule-

ment de matériaux excessivement chauds à partir dudit pot à calcaire, et en empochant également l'établissement, dans

le pot à calcaire, de pressions excessives qui annihile-

raient l'effet d'étanchéité à la pression exercé par le matériau se trouvant dans la conduite de descente 260 et

dans le tube vertical 380. Quand la profondeur du lit su-

périeur a été diminuée jusqu'à sa hauteur désirée, on coupe l'admission d'air de fluidisation au pot à calcaire, et on laisse le tube vertical 380., aussi bien que la conduite de descente 260, demeurer pleins, ou bien on les remplit de nouveau, après quoi on cesse de continuer à enlever d'autre matériau à partir du lit supérieur, jusqu'à ce qu'il appas

rainse nécessaire de répéter le cycle.

D'autres zones exigeant mune attention périodique com-

prennent les sacs conterus dans la batterie de sacs fil-

trants, q(lui doivent être nettoyés pour les débarrasser

d'accumulations de poussières en ayant recours à l'un quel-

conque des différents modes opératoires classiquement uti-

lisés pour le nettoyage de tels sacs. Il est considéré comme préférable d'interrompre momentanément le brûleur pendant le nettoyage de la batterie de sacs filtrants; même dans des conditions de lit complètement plein, on -peut

réaliser le nettoyage de la batterie' de sacs filtrants -

avant que le lit médian ait été refroidi jusqu'à une ternpé-

rature inférieure au point d'inflammation du charbon. On doit aussi vider, périodiquement, la trémie alimentant la batterie de sacs filtrants ou les résidus sont collectés; les chambres de décantation ou de sédimentation agencées à l'intérieur de la chaudière peuvent aussi nécessiter des

opérations de nettoyage.

Il convient qu'une interruption de fonctionnement du br leur pour des périodes prolongées, c'est-à-dire d'name durée,u',:rieu'e ?. une heure, soit commencée avec le lit médian fonctionnant à sa température dle réglage et suite de quoi on arrête simplement la vis d'amenée de charbon, ce

qui permet la combustion du charbon contenu dans ledit lit.

Le fait d'avoir négligé de faire brûler ce charbon pet avoir pour conséquence une formation de michefer lors d'une remise en marche ultérieure. On laisse passer l'air de combustion et fonctiomnner la pompe de circulation d'eau 512 jusqu'à' ce que le brdleur soit assez froid pour éviter une

déformation des tubes de vapeur 234 qui pourrait se produi-

re lors d'un arrêt de la circulation des fluides de refroi-

dissement.

On doit établir une valeur suffisamment grande du rap-

port calcium/soufre, par un ajustement adéquat de l'allure

d'amenée de calcaire, pour produire au moins assez de micro-

fragments (mesurés en masse par unité de temps) pour absor-

ber le GO2 engendré par la combustion; autrement, le lit

1I5 perd sont énergie.On dit qu'il se produit une perte d'éner-

du lit de désulfuration quand un durcissement des particu-

les par sulfatation intervient à une allure plus rapide

qu'une attrition de ces particules par frottements, attri-

tion qui permet d' éliminer par usure de 1la matière à par-

tir de la surface des particules. Le durcissement super-

ficiel provoque une diminution de l'allure d'attrition, ce qui a pour conséquence un durcissement plus prononcé par sulfatation; il s' établit ainsi un cycle qui ne prend fin que lorsque l'attrition cesse pratiquement. Une fois qu'un lit a perdu son énergie, son efficacité purificatrice se

trouve trisf: considérablement dininuée, '-t moins que le rap-

port Ca/S soit très fortement accru.

Une fois qu'un lit a perdu son éEnercie, le mieux est

de le remplacer par un lit de sorbaxit frais, et de repar-

tir avec un rapport supérieur d'amenée Ca/S.

L'apparition d'une déperdition d ' énergie du lit s 'ac-

compagne d'une diminution de la densité du nuage de micro-

fragments à la sortie du lit, et d'une auingmenrtationi simul-

tanée de l'allure d'accumulation en profonrdeur du lit supé-

rieur. On peut rebourir à l'obse'rvation de l',n ou de 1'-

autre de ces effets pour prévenir une perte d'énergie du lit en accroissant l'allure d'amenée de lsurbant. A titre de variante, on peut simplement établir le rapport Ca/S à une vwileur assez élevée pour établir une marge de sécurité au-delà de la valeur minimum admissible; on peut ainsi éviter le risque d'une perte d'énergie du lit de calcaire

sans aucune mesure de l'allure d'attrition.

D'une mani4re idéale, il convient d'utiliser des sor- bants très tendres, de façon telle qu'.aucune des particules

ne puisse jamais durcir par sulfatation, au lieu de continu-

er à subir une attrition jusqu'à ce qu'elles soient devenues

trop petites pour pouvoir demeurer dans le lit. Une augmen-

tation de la grosseur des particules du sorbant amené favo-

rise l'attrition, et permet l'utilisation de sorbants qui, sans cela, pourraient se révéler inadéquats. Une limite supérieure de la grosseur des particules de sorbant apparait quand les particules de sorbant sont trop grosses, et par conséquent trop peu nombreuses, pour qu'il se forme dans le lit des intervalles dépourvus de sorbant; on pourrait s'attendre à ce que des fumées riches en SO2 s'échappent à

partir'de ces intervalles, en.d/iminuant ainsi l'efficaci-

té de l'opération d'épuration par désulfuration.

Des particules de sorbant plus dur pe-uvent ne pas su-

bir une attrition complète, mais éventuellement elles peu-

vent durcir encore davantage par sulfatation, plus particu-

lièrement quand elles sont devenues plus petites. Les par-

ticules durcies demeurent dans le lit, y absorbant la pro-

portion classique de SO2 (typiquement, un tiers de la pro-

portion stoechiométrique) avant de quitter le lit en se déversant par le trop-plein 260. Le SO2 éliminé par ces particules diminue directement la proportion requise de

production de'microfragments nécessaire pour éviter une per-

te d'énergie du lit, bien que le besoin total en calcaire

soit plus élevé que si l'on utilisait un calcaire très ten-

dre, pour lequel on n'observe pas de durcissement par sul-

fatation des particules.

Par conséquent, dans des cas oh l'on utilise un sor-

bant plus dur, le sorbant lui-même peut servir à deux fins:

comme solbant et comme pierraille.

On décrit ci-après différentes modifications et varian-

tes de mise en oeuvre de l'invention.

36 -

-. -

En ce qui concerne des modifications e.t variantes se - rapportant au mode de. réalisation plus particulièrement

préféré, il convient de préciser que les couches réfractai-

res 204 et 206 peuvent ê-tre remplacées par une seule et unique couche de réfractaire possédant une densité apparen- te intermédiaire ou bien, pour des installations d'une

grande capacité, par.-des parois refroidies à l'aide d'eau.-

- La conduite 236 d'air secondaire peut être conçue de façon-

à réinjecter des solides, par exemple du carbone imbrlé

recueilli et l'aide d'un cyclone agencé en amont de la bat-..

-terie de sacs filtrants. Les pierres 250 peu4vent être rem-.

placées par d'autres matériaux, tels que des sphères en-

- alliage du type dit acier inoxydable, -ou en ayant recours -à

d'autres constructions telles que des canaux-inversés si-

-tués au-dessus des capuchons-de barbotage et qui servent'à

diminuer la vitesse des gaz.pénétrant dans le lit jusqu'à - -

une valeur suffisamment basse pour éviter des éclaboussures

de particules. Les tubes-chicanes 252 agencés au-dessus du.

lit supeérieur peuvent être supprimés,'en particulier si on

-20 prévoit un franc-bord additionnel d'étendue suffisante. -

Cette dernière disposition peut être adoptée aussi pour rem-

-placer les-tubes-chicanes agene.s au-dessus.du lit médian, On peut encore utiliser, à la place de la configuration préférée, d'autres configurations de chicane qui empêchent

aussi l'ouverture dune libre Iigne de visée. ' -

On peut remplacer la conduite-de descente 266 par un tube vertical passant au travers d'un montage distributeur

pour équiper le lit médian,, et se.terminant en une-valve d'-

étranglement agencée juste au-dessus du niveau le plus haut --

du lit d'accumulation-et 'de conservation. Pour actionner

la conduite de descente, on ouvre la valve d'étranglement -

* d'une quantité prédéterminée, suffisante cependant pour que le matériau constitutif du lit médian s'écoule jusque dans le lit d'accumulation à une vitesse désirée sous l'effet de la pesanteur, mais inférieure à la vitesse pour laquelle le

tube vertical peut être bloqué ' l'égard du passage du ma-

tériau constitutif du lit, perdant ainsi sa caractéristique

lui faisant constituer un ioint' d'étanchéité à.la pression. -.

::- D- _ -..- ,

j. -. J -

: _

- - - - ',.

uand la conduite de descente est rendue inactive, il est permis à la valve d'étranglement de revenir à sa position fermée. L'utilisation d'un tel autre mécanisme du type conduite de descente élimine la nécessité du dispositif d'alimentation à. vis prévu et représenté pour le montage

préféré du type conduite de descente, mais il exige un ajus-

tement plus soigneux de l'ouverture de la valve d'étrangle-

ment pour fonctionner correctement, et il est notablement plus sujet câ des défauts de fonctionnement à cause de la

présence de- grosses particules dans le lit médian.

Le mode de réalisation de capuchon de barbotage choisi pour le dispositifpréféré est simplement un exemple parmi beaucoup d'autres que l'on pourrait également envisager le capuchon préféré présente l'avantage de pouvoir être

fabriqué simp'lement et facilement à partired'éléments commu-

néinent disponibles.

On peut adopter pour la plaque distributrice inférieu-

re 210 une construction du type à refroidissement par l'eau comme pour les plaques distributrices supérieures, ou bien d'autres mécanismes. permettant d' éviter qu'-une telle plaque se gondole, par exemple en utilisant des soufflets au bord de la plaque distributrice. On peut concevoir et réaliser les distributeuisde manière qu'ils s'étendent audelà de l'enveloppe 202, et les rendre étanches pour éviter les fuites à l'aide de brides ou rebords que l'on peut fixer à l'extériAur de l'enveloppe 202, au lieu de les attacher 't des cornières agencées à l'intérieur de l'enveloppe, comme

le montre la fig. 1.

Quand on utilise le dispositif 200 de combustion-

désulfuration pour engendrer de la vapeur sous haute pres-

sion, on peut avoir-recours à d'autres méthodes pour re-

froidir les distributeurs. Par exemple, on peut utiliser une bolicle de refroidissement séparée, permettant de faire circuler de l'eau h. l'aide d'une pompe séparée au travérs des distributeurs, jusqu'h un échangeur de chaleur eàu/eau,' puis retour aux distributeurs. L'autre face de l'échangeur

de chaleur eau/eau pleut être refroidie par dce l'eau d'ali-

m:entation destinée à la chaudière. Cette méthode évite la

surchauffe des distributeurs, ce qui a pour effet de mini-

miser leur dilatation thermique et leur tendance a se gon-

doler, et de minimiser aussi les valeurs de la pression et

les exigences structurales correspondantes pour les distri-

buteurs, et par consequent de réduire leur poids et leur prix de revient. Le tambour de vapeur 3526 est facultatif; à titre d(le variante, on peut attacher la conduite d'entrée 328 et le montage de valve à flotteur 332 directement à

l'e-nveloppe du collecteur de sortie 316. Les tubes sur-

chauffeurs, s'il en est prévu, sont situés dans le franc-

bord du lit supérieur, lorsqu'on peut se contenter d'un pe-

tit degré de surchauffe, et dans un dispositif modulaire analogue à celui représenté fig. 1, dans le cas oà une surchauffe importante est nécessaire. Dans le dernier cas, les tubes surchauffeurs sont agencés dans la même position,

par rapport au distributeur, que celle occupée par les tu-

bes 234.

On peut utiliser d'autres types de.dispositifs d'ame-

née de charbon, tels que des transporteurs à courroie. On peut éliminer le séchoir a ciarbon si on utilise un charbon à taux d'humidité modéré, conjointement avec un broyeur à balayage d'air conçu de façon à permettre une circulation d'air de séchiage pour sécher le charbon à l' irntriétr du broyeur. L'agitateur du schlroir à charbon 340 peut être d'un type différent de celui représenté; par exemple, on

reut utiliser un élément en spirale bou une paire de spira-

les à la place des chevilles transversales 354. Les autres chevilles trnsversales 356 sont elles aussi facultatives, plus particulièrement avec.un charbon qui ne contiernt que

peu de fines mesurant moins de 6 mm environ. La températu-

re de l'air admis ' pénétrer à l'intrieaur du séchoir peut

être regilée thermostatiquement afin d'établir la températu-

re optimum de sortie (le charbon qui est égale a environ 930 C, quel que soit le taux d'humidité. Ceci évite les risques d'une surchauffe du charbon, et un début d'incendie

dons le séchoir à charbon au éonrn des u.rioIdes de rflentii-

sement ou d'arrêt de fonctionnement. fêla permet aussi de

sécher des charbons dont la teneur en humid.(ité est supéri-

;2485178

eure à 15 %, en accroissant jusqu'à plus de 3700C la tempé-

rature de l'air admis à entrer.dans le séchoir. La chaleur.

nécessaire pour réaliser le séchage peut provenir d'un brd-

leur agencé dans une conduite. et séparémentahment2inm c-bustible, au lieu d'être engendrée dans un serpentin plongé dans le

lit médian ainsi qu'on l'a décrit à propos du mode de réa-

lisation préféré.

Dans le pot à calcaire, on peut placer une valve rota-

tive dans le tube vertical 380 afin d'interdire l'échappe-

ment d'air transporteur jusque dans le lit supérieur au lieu que ce soit vers la trémie de la batterie de sacs filtrants, destination souhaitée pour cet air. Une telle

valve rotative remplace, quant à son effet, l'effet du-ma-

tériau contenu dans le conduite de trop-plein 260 et dans

le tube vertical; elle assure l'-étanchéité à la pression,.

rend le système moins facile à déséquilibrer, et permet aussi l'utilisation de plus hautes pressions dans les pots à calcaire, d'oh la possibilité d'admettre de plus grandes

distances entre le pot à calcaire et la trémie de la bat-

terie de sacs filtrants.

Les tubes 396 et 376 de soufflage d'air sont faculta-

tifs. Le pot à charbon 344 est facultatif, et il peut être remplacé par un simple réservoir de transition dans

À lequel du charbon peut tomber et à partir duquel du char-

bon est ensuite refoulé par soufflage jusque dans le dispo-

sitif 200 de combustion-désulfuratidn. Dans des.systèmes utilisant plus d'une conduite d'amenée de charbon, le susdit réservoir de transition affecte.avantageusement une

forme circulaire en coupe transversale et comporte un cer-

tain nombre de conduites de sortie de charbon réparties à sa périphérie, ces différentes conduites étant-'alimentées

par un répartiteur rotatif agencé au centre.

Le dispositif 200 de combustio-désuilfuration prévu.

pour le mode de réalisation préféré possède une capacité de 2520 thermies/heure. En fait, la conception d'une telle installation peuts'adapter à une gamme très étendue de

dimensions, depuis des installations industrielles engen-.

drant 250 thermies/heure jusqu'à des installations desti-: nées à fournir de la vapeur à des centrales électriques et

ayant une puissance nominale de l'ordre de 2 500 000 ther-

mies/heure. Les caractéristiques de la vapeur d'eau pro-

duite dans les tubes de vapeur 234 dépendent de l'applica-

tion envisagée. Pour l'équipement de centrales électri- ques, cas o les plus hautes valeurs de température et de pression de la vapeur sont désirées en raison de leur effet sur le rendement thermique, il est possible d'obtenir des températures de vapeur aussi élevées que 6500C environ, sous des pressions supercritiques. Ceci dépasse d'environ

1100C les températures de vapeur obtenues dans des chaudi-

ères classiques équipées de foyers brûlant aussi bien de l'huile lourde que du charbon ou de foyers classiques à

lits fluidisés, et peut diminuer de 5 à 10 % la consomma-

tion de combustible normale pour de tels systèmes, tout en prolongeant la durée de service utile des chaudières et en améliorant leurs conditions d'entretien. Ainsi que cela a été signalé dans la littérature technique spécialisée (John Stringer, "Materials for Fluidized Bed Combustors", 3rd Annual Conference on Materials for Coal Conversion and Utilization, NBS, Gaithersburg, Maryland, E.U.A., octobre 1978, page 154, et al.), le mécanisme aboutissant à une

corrosion des surfaces léchées par les flammes, qui jus-

qu'à présent limitait les températures maximales de la vapeur engendrée dans des chaudières équipant des centrales électriques, ne s'observe pas dans des installations de combustion en lit fluidisé, principalement parce que les substances alcalines libérées dans des appareils de types classiques fonctionnant à de hautes températures ne sont pas libérées dans les systèmes à lits fluidisés, o les températures sont plus basses. Mais des dispositifs de combustion en lits fluidisés sont le siège de phénomènes de corrosion des surfaces exposées aux flammes, en raison de

la présence de sulfate de calcium déposé sous forme de re-

vêtements sur les tubes de vapeur. Cette forme de corro-

sion se trouve éliminée grâce à l'utilisation de sable, plutôt que de sorbant, à proximité des tubes de vapeur dans le dispositif 200 de combustion-désulfuration selon la

présente invention; en effet, ledit sable empêche la forma-

tion du revêtement corrosif de sulfate, et permet ainsi de

faire fonctionner la chaudière à des températures détermi-

nées par des facteurs autres que la corrosion des surfaces exposées aux flammes. Dans les systèmes de plus grandes disiensions, il convient que les br leurs soient construits

selon les principes de systèmes modulaires afin d'éviter.

de trop fortes sollicitations imposées aux tubes de vapeur et aux distributeurs par suite de l'établissement de trop grandes portées. Pour accroître la capacité du système,

on doit accroître la superficie des lits, en coupe trans-

versale, de un mètre carré pour 1356 thermies/heure. La

hauteur du br leur ne doit être augmentée que dans la mesu-

re o les vitesses latérales dans les chambres d'insuffla-

tion 227, 237 et dans le franc-bord au-desAusàdu lit supé-

rieur sont maintenues assez faibles pour éviter un en-

traînement du matériau constitutif du lit. Il convient

d'accroître les diamètres des conduites proportionnelle-

ment à la capacité du br leur. Une exception concerne les conduites d'amenée de charbon: il convient qu'elles aient toujours environ 32 mm de diamètre, une telle conduite étant nécessaire pour chaque mètre carré de superficie de lit. On peut utiliser des amenées au-dessus du lit, avec des particules de charbon plus grosses et de plus grosses conduites d'amenée de charbon, ou bien des dispositifs d'ét.alemtnt ou de dispersion, si les tubes de vapeur sont agencés avec un espace suffisamment large au niveau du

plan d'entrée du charbon de façon à permettre une injec-

tion directe des particules de charbon sans qu'elles se

heurtent auxdits tubes. On n'a pas à accroStre le diamè-

tre des capuchons de barbotage ni celui des tubes de chau-

dière, bien que les diamètres des tubes de vapeur puissent être notablement augmentés pour une plus grande résistance mécanique quand leurs longueurs doivent s'étendre sur de plus grandes portées que celles prévue pour l'installation

décrite ci-dessus en se référant à la fig. 1.

On peut utiliser n'importe quel type de charbon, ayant des caractéristiques (odeur, teneur en soufre, humidité, a

tendance à l'agglutination, teneur en cendres, etc.) quel-

conques. On peut aussi brûler des combustibles résiduai-

res, contenant une forte proportion de matière inerte, tels que des poussiers ou des schistes bitumineux, ainsi que des combustibles de faible réactivité tels que de la braise de coke. Dans le premier cas, il peut se révéler nécessaire de déplacer tout ou partie du faisceau de tubes de vapeur afin d'en éloigner au moins quelques-uns de la zone soumise à des éclaboussures de matériau constitutif du lit médian pour cela, on peut soit enlever des tubes 234, soit les déplacer jusqu'en une position assez élevée pour qu'ils ne risquent plus de recevoir de telles éclaboussures quand la profondeur du lit est à sa profondeur minimum. On peut aussi utiliser d'autres combustibles, y compris- des copeaux ou fragments de bois, aussi bien que de l'huile lourde et

du gaz naturel. Pour ces combustibles, il peut être né-

cessaire de recourir à une méthode particulière pour in-

jecter le combustible jusque dans le lit à des intervalles

de temps assez rapprochés; de telles méthodes ont été dé-

crites dans l'art antérieur. La possibilité d'utilisation

de ces combustibles permettrait de faire fonctionner l'ins-

tallation quelles que soient les fluctuations des prix ou

les pénuries momentanées d'un type donné de combustible.

La combustion d'huile lourde dans l'installation 200 de combustiondésulfuration peut aussi se révéler préférable

à la combustion de ce combustible dans des chaudières clas-

siques, en particulier si la teneur en soufre de cette hui-

le est regrettablement élevée; on peut aussi abaisser la concentration d'oxyde nitrique dans les gaz de fumées sans avoir à utiliser un laveurépurateur, et il est possible aussi d'élever considérablement la température maximum de la vapeur produite sans risquer une forte corrosion des surfaces exposées à l'action des flammes ou des gaz très

chauds de combustion.

On peut aussi agencer l'installation 200 de combus-

tion-désulfuration à l'intérieur de la boite à feu d'une chaudière, ou bien la construire sous la forme d'une unité séparée (du type dit "foyer hollandais") telle que celle s représentée fig. 1. Dans ce cas, on peut aussi prévoir la possibilité d'alimenter le système br"leur-chaudière avec

des combustibles variés, en faisant fonctionner le disposi-

tif 200 de combustion-désulfuration avec seulement des com-

bustibles solides, en enlevant le conduit 262 de fumées de la chaudière et en installant à la place un brdleur à gaz

ou à huile lourde, ce qui permet de recourir à l'utilisa-

tion de ces derniers combustibles quand cela apparaît néces-

saire. Il est ainsi possible de donner au système global

une plus grande fiabilité, acquise il est vrai au prix d'u-

ne diminution du rendement thermique et de la capacité de production de vapeur par comparaison avec le système dans lequel le gaz (ou l'huile lourde) est inJecté dans le lit médian.

Des types très variés de calcaires, y compris des do-

lomites, sont adéquats; approximativement la moitié de tous les carbonates de calcium apparaissent convenablement

sujets à une attrition pour être utilisables. On peut aus-

si se servir de sorbants synthétiques, constitués- par de la chaux qui a été broyée jusqu'à obtention de particules

mesurant au maximum 10 microns.

Aucune des caractéristiques suivantes: dimensions des

lits, géométrie des tubes de vapeur, espacement des capu-

chons de barbotage, matériaux utilisés pour la construction du dispositif de dombustion-désulfuration, n'est réellement critique, bien que certains choix puissent conduire à une détérioration des performances si l'on n'a pas pu adopter les conditions optimales. En particulier, l'utilisation de plus grandes profondeurs du lit médian aceroît la violence

du barbotage et alors, pour améliorer le rendement de com-

bustion, il faut prévoir des aménagements appropriés tels

que de plus grandes hauteurs des francs-bords, la réinjec-

tion des cendres volantes, ou l'utilisation d'une cellule

séparée o l'on puisse effectuer la combustion de particu-

les de carbone, ainsi que le prêchauffage de l'air de com-

bustion. L'utilisation de plus grandes profondeurs du lit de désulfuration a des effets moins sérieux et peut même, en fait, améliorer la désulfuration et la dénitrification; aussi longtemps que l'un utilise des chicanes empêchant les éclaboussures, agencées au-dessus du lit supérieur, il n'est pas nécessaire de prévoir une forte augmentation de

la hauteur du franc-bord correspondant.

On peut mettre en marche l'installation en laissant

fonctionner le brûleur à propane jusqu'à ce que le lit mé-

dian atteigne une température de 5930C; à ce moment, on

éteint le brûleur de-préchauffage et on peut commencer l'o-

pération normale de chauffe au charbon; on peut omettre l'opération élémentaire consistant à ajouter du charbon

pendant une minute, pour participer au préchauffage.

On peut faire varier les degrés de grosseur des parti-

cules de sable et de sorbant, aussi longtemps que les ca-

ractéristiques de fluidisation et de formation de mélanges restent adéquates et permettent d'éviter l'établissement de zones surchauffées et la formation de mâchefer. On peut aussi faire varier la quantité de chaleur libérée par unité -de surface, par exemple de + 25 %, voire même davantage, à condition de prendre toutes précautions adéquates pour empocher une défluidisation, à de faibles vitesses, ou des

pertes excessives de carbone aux régimes extrêmement éle-

vés. On peut recourir à une réinjection de cendres volan-

tes pour améliorer le taux d'utilisation de carbone et ai-

der la d6sulfuration, les particules réinjectées l'étant soit dans le courant d'air primaire, soit dans le courant

d'air secondaire.

On peut utiliser des granulométries de charbon autres que celles spécifiées ci-dessus, sans cependant perdre de vue qu'un excès de fines (passant au travers d'un tamis

normalisé à.maille nO 28, c'est-à-dire à ouvertures car-

rées mesurant environ 0,59 mm de côté) peut accroître les difficultés d'obtention de hauts rendements de combustion

il peut même en résulter une obstruction de la plaque dis-

tributrice supérieure.

On peut utiliser un dispositif 200 de combustion-

désulfuration pour chauffer,-dans les tubes 234, d'autres fluides tels que de l'air à utiliser dans des étuves ou dans des fours, ou de l'air comprimé utilisable pour faire fonctionner des turbines à gaz servant à engendrer de 1l lectricité par mise en oeuvre de cycles combinés; il peut

aussi s'agir de l'alimentation d'installations mixtes, aux-

quelles il est demandé de produire à la fois de l'électrici-

té et de la chaleur.

Une autre variante de fonctionnement consiste à utili-

ser le dispositif de combustion-désulfuration représenté fig. 1 à la manière du brûleur à substances carbonées décrit dans le brevet US NO 4 051 791 concernant un agencement

pour la combustion de charbon, accordé le 4 octobre 1977.

La fig. 9 montre une telle utilisation du dispositif de

combustion-désulfuration dans un système comprenant un pyro-

lyseur 400, un cyclone 402 séparant de la matière carboni-

sée, un dispositif 404 de combustion-désulfuration, un cy-

clone 406 séparateur de cendres, et un postbrûleur 408. Du charbon et du calcaire sont pneumatiquement amenés au pyron

lyseur 400 par une conduite 412. Du charbon se trouve py-

rolysé dans le pyrolyseur 400 de façon à former une substan-

ce carbonisée en particules assez fines (passant au travers d'un tamis normalisé à maille no 4, à ouvertures carrées mesurant environ 4,7 mm de c6té) tout en produisant des substances volatiles, y compris du sulfure d'hydrogène (ou hydrogène sulfuré, H2S). Le calcaire se trouve pyrolysé dans le pyrolyseur de manière à former de la chaux (CaO)

qui réalise une épuration en se combinant au sulfure d'hy-

drogène, contenu dans le courant de substances volatiles, par mise en oeuvre d'une réaction selon l'équation chimique suivante: H2S + CaO CaS + H20 (1)

Le sulfure de calcium est ensuite conduit, avec la substan-

ce carbonisée et les substances volatiles, par une conduite 414 jusque dans un cyclone 402 de séparation de substance carbonisée, oà des gaz sont séparés des solides, puis par

une conduite 416 jusqu'à l'étage de combustion 418 du dis-

positif 404 de combustion-désulfuration (qui peut être du type décrit cidessus en se référant à la fig. 1, dont le lit inférieur d'accumulation et les tubes de vapeur ont été supprimés: il s'agit des tubes 234). Des gaz issus dudit

cyclone 402 séparateur de substance carbonisée sont transfé-

rés au postbrOûleur 408 par une conduite 420. La substance carbonisée est alors brûlée dans l'étage 418 du dispositif de combustion, admis à fon6tionner à une température de 982 à 10930 C (de préférence à environ 10380C). Du sulfure de calcium se trouve ramené par oxydation sous la forme de chaux par l'air en excès dans le dispositif de combustion, la réaction en question s'effectuant selon l'équation CaS + 3/2 02 - CaO + SO2 (2) Le bioxyde de soufre dégagé lors de cette régénération de chaux, et le bioxyde de soufre libéré par la combustion de

substance carbonisée, sont ensuite engages dans une réacti-

on de purification-par action de la chaux dans un étage de désulfuration 422 (admis à fonctionner h une température comprise entre 7880C et 871C00, de préférence à 8430C; le rendement d'épuration pour éliminer SO2 tombe rapidement à des températures supérieures à 8710C) faisant partie du

dispositif 404 de combustion-désulfuration; cette réac-

tion s'effectue selon l'équation chimique suivante: CaO + S02 + 1/2 02 CaS04 (3)

La chaux participant k la réaction (3) est amenée à l'éta-

ge de désulfuration 422,par une conduite 424, sous la forme de calcaire proportionnellement à la teneur initiale en

soufre dans le charbon et au degré de désulfuration requis.

Le sorbant usé qui est en fragments trop grossiers pour

pouvoir être soufflé hors du dispositif 404 de combustion-

désulfuration est sorti de l'étage de désulfuration 422 par une conduite 426 aboutissant à un lieu de rejet tel qu'une trémie à cendres (non représentée). Le sorbant usé est constitué par un mélange de CaO et de CaSO4; c'est

une matière inerte qui peut etre jetée au rebut sans trai-

tement ultérieur, ou avec un traitement peu important.

Le sorbant restant est transféré à partir du lit 422

et hors du système jusqu'à un cyclone 406 ou à un disposi-

tif pour la collecte de particules agencé en aval du four

(non représenté) auquel le postbrûleur 408 est attaché.

La matière contenue dans le lit 418 du dispositif de

combustion, en majeure partie constituée par CaO, est recy-

-clée vers le pyrolyseur, par une conduite 428, et s'y trou-

ve convertie en CaS à la suite de la réaction (1). Il suf-

fit donc de prévoir un apport d'appoint, par une conduite 412, de calcaire frais amené au pyrolyseur pour compenser les pertes et remplacer le calcaire qui est devenu inactif après un certain nombre de cycles au travers du pyrolyseur et du lit du dispositif de combustion. Cet appoint peut

être pratiquement nul si le calcaire conserve sa réactivi-

té, dans la mesure o le courant en circulation agit à la

manière d'un transporteur de soufre et ne sert pas réelle-

ment à éliminer du soufre à partir du système. D'autre part, du sorbant ajouté au lit de désulfuration 422 élimine

réellement du soufre à partir du système, par mise en oeu-

vre de la réaction (3). Le sorbant partiellement épuisé ou usé qui se trouve dans le lit du dispositif de-combustion n'est pas gaspillé ou perdu, mais est transféré par une conduite 430 au lit supérieur de désulfuration, o il sert à absorber S02 avant d'tre rejeté à l'aide d'une conduite 426.

Des.cendres et des gaz de combustion chauds sont trans-

férés du lit de désulfuration par une conduite 432 jusqu'à-

un cyclone 406 de séparation de cendres à partir duquel les gaz débarrassés de cendres sont ensuite transférés par une conduite 434 au postbr leur 408 o ils sont mélangés avec

les substances volatiles provenant du cyclone 402 de sépa-

tion. des substances carbonisées; dans ce post-br leur, le mélange gazeux résultant est br lé à des températures très

élevées (par exemple, voisines de 16500C).

Un problème qui surgit lorsqu'on veut faire fonction-

ner le lit du dispositif de combustion à des températures voisines de 10400C résulte d'une possibilité de frittage

du sorbant, frittage abaissant sa réactivité après un cer-

tain nombre de cycles, et aussi d'une possibilité de forma-

tion de scories ou de mâchefers à partir des cendres, qui

est observable lorsqu'on utilise quelques types de charbon.

Par conséquent, il peut être préférable de faire fonction-

ner le lit du dispositif de combustion à des températures moins élevées, par exemple comprises entre environ 890 et

982 C0, pour éviter ces problèmes (et pour acquérir des a-

vantages supplémentaires consistant en une moindre émission.

de substances alcalines et une solution plus facile des problèmes de corrosion des surfaces soumises à l'action des flammes), mais le rendement de conversion du sulfure de cal-

cium en chaux dans le lit de combustion peut aussi se trou-

ver diminué à ces températures moins élevées, bien que le

degré de conversion puisse être encore suffisant pour per-

mettre un recyclage vers le pyrolyseur. Un autre problème est le suivant: si la température est trop. basse, CaS peut se trouver converti en CaSO et non pas en CaO, et le CaSO4 peut former un.eutectique avec CaO et produire ainsi une scorie ou un mâchefer. Pour éviter d'avoir à rejeter une forte proportion de CaS, ce qui pourrait provoquer une formation de H2S sur le lieu de mise au rebut, il convient

alors d'ajouter au système une station 436 de post-traite-

ment. Au lieu de rejeter du sorbant partiellement épuisé

vers le lit de désulfuration par une conduite 430, on trans-

* porte alors le sorbant par une conduite 438 Jusqu'à la sta-

tion 436, oh il est traité (par exemple, par lavage dans de l'eau carbonatée chaude comme l'enseignent G.P. Curran et al. dans leur publication "The Conoco Process for Hot Desulfurization of Fuel Gas: A Progress Report", Conoco Coal Development Co., qui a été signalée dans"Proceedings of the Fourth International Conference on.Fluidized-Bed Combustion", 9-11 décembre 1975, Coniférence qui a eu lieu sous l'égide de la Mitre Corp., McLean, Virginia, E.U.A.;

pages 239-263) pour aboutir à l'obtention d'une pierre suf-

fisamment pauvre en CaS. En.raison du fait que la quantité de sorbant qui doit être soumise à un post-traitement est

relativement petite, un tel post-traitement peut être con-

sidéré comme.étant une alternative économiquement viable

et pouvant remplacer une régénération à haute température.

Le dispositif 404 de combustion-désulfuration, que l'

on ait recours ou non à un post-traitement, est de préfé-

rence admis à fonctionner à la manière d'un dispositif à lit fluide adiabatique dans lequel l'étage de combustion se trouve refroidi par de l'air en excès (typiquement, 150 %) plutôt que par refroidissement indirect par des tubes qui

y sont plongés. De l'air secondaire, amené par une condui-

te 442, refroidit les gaz sortant du lit du dispositif de combustion 418 jusqu'à une température pour laquelle le lit de désulfuration fonctionne dans les meilleures conditions. D'autres renseignements concernant la régénération du sorbant peuvent se trouver dans le brevet US NO 3 870 480 (accordé à Moss)

Une variante de réalisation du dispositif de combus-

tion-désulfuration 404 pour le système représenté fig. 9 consiste h utiliser un faisceau de tubes plongés dans le lit du dispositif de combustion 418 pour transporter de l'air de refroidissement au lieu de faire fonctionner le lit à la manière d'un dispositif de combustion à lit fluide adiabatique avec de l'air en excès ajouté à l'air de combustion. Cette. modification permettrait de diminuer

très sensiblement les dimensions du brdleur 404, de substan-

ce carbonisées et du cyclone 406 séparateur de cendres. Toutefois, lorsqu'on choisit cette variante, on doit tenir compte du fait

que les tubes psuvent devenir très chauds et peuvent, par conséquent, devenir sujets à une forte corrosion. Une autre variante élimine la conduite 428 de remise en circulation, en suite de quoi on amène le calcaire dans

le système de façon telle qu'il n'y passe qu'une fois. Ce-

ci simplifie le problème de la manutention des matières, mais accroit la proportion de résidus qui doivent être traités dans un réacteur 436 de post-traitement lorsqu'on

estime nécessaire l'utilisation d'un tel réacteur.

Lors de l'utilisation de chacune des variantes sus-

mentionnées du système représenté fig. 9, il est nécessaire de se servird'un sorbant résistant à l'attrition, faute de quoi le sorbant se trouverait chassé hors de la zone de combustion 418, ou pourrait même se trouver fragmenté en si petites particules que le cyclone séparateur de substances carbonisées ne pourrait plus les séparer efficacement (il

s'agit du cyclone 402), et dans ce cas le sorbant peut pas-

ser sous forme de CaS au travers du postbrûleur 408 et du

four qui y est associé, une telle présence de CaS contami-

nant éventuellement les résidus solides recueillis à la sortie de ce four au point de les rendre impropres à

l'assolement de terrains sans un traitement supplémentaire.

L'utilisation de sorbants résistants à leattrition peut

limiter la possibilité d'approvisionnement en matériaux adé-

quats, et accroitre leurs prix de revient. Si on utilise le même sorbant dans les deux conduites 412 et 424, ce qui serait la tendance normale, la résistance à l'attrition du sorbant dans le lit de désulfuration 422 provoquerait une

perte d'activité du lit, avec pour conséquence l'augmenta-

tion de sa consommation de sorbant tout en diminuant son

efficacité épuratrice, ainsi que cela a été décrit à pro-

pos du fonctionnement du dispositif 400 de combustion-

désulfuration en vue de la production de vapeur.

On peut éviter ces problèmes, et utiliser des sorbants

sujets à l'attrition de la même manière que dans des dispo-

sitifs de combustion-désulfurati.on destinés à la production de vapeur, si l'on interpose un lit de désulfuration séparé sur le parcours de la conduite 420. Il convient alors que

du sorbant soit ajouté au contenu de ce lit de désulfurati-

on séparé, et non pas au contenu du pyrolyseur 400, d'o le sorbant usé serait transféré, par une conduite 416, au

dispositid 404 de combustion-désulfuration. Dans le dis-

-25 positif séparé de désulfuration, des substances volatiles

sortant du cyclone 402 de séparation des substances carbo-

nisées pénétreraient au travers d'une plaque distributrice agencée au fond inférieur du récipient, et ressortiraient

par une conduite d'échappement agencée à la partie supé-

rieure dudit récipient. Le courant de circulation de sor-

bant s'établirait en sens inverse, afin de provoquer une

réaction à contre-courant. Il conviendrait que le disposi-

tif de désulfuration séparé soit dimensionné assez large-

ment pour que s'y établissent des conditions du type à lit fixe, de façon à minimiser l'attrition à l'intérieur de ce réacteur. Des spécialistes peuvent facilement imaginer encore bien d'autres variantes. Dar exemple, dans un système

comportant un réacteur de dêsulfuration supplémentaire agen-

cé sur le parcours de la conduite 420, il peut se révéler intéressant de prévoir une troisième plaque distributrice

et un troisième lit pour compléter l'équipement du disposi-

tif 404 de combustion. Il convient que des substances car- bonisées soient brûlées dans le lit inférieur (comme dans l'installation représentée fig. 9) et que du sorbant (en majeure partie constitué par CaS) soit converti en CaO dans le lit médian, cependant que l'élimination de S02 (selon la

réaction 3) se trouve réalisé dans le troisième lit, occu-

pant le niveau le plus élevé. Dans ces conditions, il de-

viendrait possible de minimiser la corrosion des tubes à air sur leurs surfaces exposées à l'action des flammes ou des gaz très chauds, car le sorbant, dont la présence dans le voisinage de ces tubes-s'est révélé capable de provoquer

ce type de corrosion, s'en trouverait ainsi éloigné.

L'invention décrite et revendiquée dans la présente

demande est intéressante aussi à appliquer dans des dispo-

sitifs de combustion à un seul lit. Dans de tels disposi-.

tifs, il conviendrait que la vitesse de fluidisation soit comprise entre 5 fois et 10 fois la vitesse de fluidisation minimum (tandis que dans des installations du type à deux lits il conviendrait que la vitesse de fluidisation soit comprise entre 2 fois et 4 fois la vitesse de fluidisation

minimum).

Certaines particularités décrites et revendiquées dans la présente demande peuvent aussi se révéler intéressantes

à mettre en oeuvre dans des dispositifs de combustion dé-

pourvues d'un lit de désulfuration séparé, ou pour braler

des combustibles autres que du charbon.

- 52 -

REMEDICATIONS

1. Sécheur de matières solides, caractérisé en ce

qu'il comprend un logement, un agitateur supporté de ma-

nière mobile par rapport audit logement, un distributeur en-dessous de l'agitateur, le distributeur comportant à l'intérieur et en-dessous de l'agitateur une pluralité d'ou- vertures choisies de manière à provoquer la circulation d'un gaz chaud au travers de ce dispositif à des vitesses

semblables sur le distributeur, et des moyens pour déli-

vrer le gaz chaud au travers des ouvertures.

2. Sécheur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le distributeur est formé d'une manière générale

par une partie d'un anneau cylindrique circulaire.

3. Sécheur selon la revendication 2, caractérisé en

ce que les ouvertures sont espacées pour faciliter la-flui-

disation des fines de matériaux solides.

4. Sécheur selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'agitateur comprend une paire de disques et une

- pluralité de baguettes espacées s'étendant entre eux.

5. Sécheur selon la revendication 4, caractérisé en

ce que le distributeur comprend un bord en saillie à l'ex-

trémité en aval du distributeur.

6. Sécheur selon la revendication 5, caractérisé en

ce que l'agitateur comprend des éléments de mélange appro-

priés pour déplacer au travers du sécheur les plus grosses

pièces solides plus rapidement que les plus petites parti-

cules de matières solides.