FR2509434A1 - Procede et dispositif pour la recirculation de gaz de carneau dans une chaudiere a combustible solide et chaudiere l'utilisant - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE RECIRCULATION DE GAZ DE CARNEAU POUR UNE CHAUDIERE A COMBUSTIBLE SOLIDE, AYANT UNE CHAMBRE DE COMBUSTION, UNE GRILLE ET UN CARNEAU PERMETTANT LA SORTIE DES PRODUITS GAZEUX DE COMBUSTION. SELON L'INVENTION, IL COMPREND UN MOYEN 14, 16, 18 POUR LA RECIRCULATION DE PRODUITS GAZEUX DU CARNEAU 11 VERS LA SURFACE INFERIEURE DU LIT DE COMBUSTIBLE 34 SUR LA GRILLE 34 EN UNE QUANTITE CONTENANT SUFFISAMMENT D'HUMIDITE ET DE GAZ CARBONIQUE POUR ABAISSER LA TEMPERATURE DU LIT 34 ET UN MOYEN 20, 21 POUR MELANGER CES PRODUITS GAZEUX EN RECIRCULATION A L'AIR, UN MOYEN 32, 33 POUR AMENER DE L'AIR SECONDAIRE AU-DESSUS DU LIT 34. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX CHAUDIERES A CHARBON.

Description

La présente invention se rapporte au domaine de l'utilisation de la

recirculation de gaz de carneau pour

des chaudières et fours à combustible solide.

La recirculation des gaz de carneau dans des chaudières et fours est une technique généralement connue dans l'art antérieur Les gaz de carneau sont couramment introduits dans une chambre de combustion dans une chaudière, au-dessus du lit de combustible en combustion Ce recyclage continu des gaz de carneau a pour résultat une plus ample combustion des fumées et autres matières particulaires qui y sont contenues De plus, la formation de divers oxydes nitriques et nitreux et d'oxydesde carbone gazeux dans les gaz de carneau est réduite, ce qui diminue la libération de ces gaz

non souhaitables vers l'atmosphère.

Par exemple, le brevet US NO 4 089 278 au nom de Brandt est typique de la plus grande partie de dispositifs de recirculation de gaz de carneau Dans le brevet de Brandt, les gaz de carneau sont retirés de la cheminée et dirigés par un conduit et ensuite dans la chambre de combustion au-dessus du combustible brûlant Cette technique est également utilisée dans des systèmes à liquide ou à gaz, on peut par exemple voir le brevet US Ne 3 854 455 au nom de Carson et autres Il faut noter que les systèmes utilisant un combustible fluide ou gazeux ne posent pas exactement les mêmes problèmes que ceux associés aux chaudières et fours à charbon Par exemple, les combustibles fluides ou gazeux ne posent pas le problème de la formation de m 9 chefer ni de la structure

de lit oududépôt de combustible.

Une tentative différente à l'utilisation de la recirculation de gaz de carneau est révélée dans le brevet US NI 2 561 717 au nom de Vicard Dans ce brevet, lesgo de carneau sont retirés de la cheminée d'un four ou d'une chaudière et sont divisés en deux parties différentes La première partie, quiest totalement composée de gaz de carneau, est canalisée vers le lit de

combustible avant la zone o a lieu la combustion.

Vicard utilise cette première partie des gaz de carneau

pour préchauffer et sécher le charbon avant la combustion.

Si le lit de combustible est chargé à presque 100 % de gaz de carneau (qui sont incombustibles), le lit de combustible ne peut brûler Vicard utilise ce fait pour empêcher la combustion de se produire là ou cela n'est pas souhaitable C'estun objet de la recirculation de gaz de carneau dans le brevet de Vicard La seconde partie des gaz de carneau est combinée à l'air et à la vapeur d'eau produite par un atomiseur dans une chambre sous la partie de combustion du lit de combustible Cette seconde partie de recirculation de gaz de carneau dans le brevet de Vicard a pour objet l'utilisation du mélange gaz de carneau-vapeur d'eau pour réduire la formation de scories par -introduction de vapeur avec l'air de combustion En effet, on utilise les gaz de carneau pour chauffer les gouttelettes d'eau ajoutées pour former de

la vapeur qui passe alors à travers le lit de combustible.

D'autres références connues selon l'art antérieur sont les suivantes: les brevets US Nt 3 781 162, 3 277 945, 3 905 745 et 3 892 191 Dans aucune de ces références selon l'art antérieur n'est révélé l'usage total de gaz de carneau en recîrculation pour des chaudières à charbon, o les gaz de carneau sont introduits dans l'air de combustion primaire sous la grille pour réduire les agents polluants nocifs (comme NO, et oxydes de carbone), en réduisant la formation de mâchefer dans le lit de carburant et les émissions de fumées Les avantages principaux de la présente invention seront mieux décrits ci-après. La présente invention enseigne l'utilisation de gaz de carneau recyclés mélangés à l'ar et introduits dans l'air de combustion primaire sous la grille dans une chaudière à combustible solide Un mélange air-gaz de carneau contenant au moins environ 25 % de gaz de carneau amené de cette façon, crée un lit de combustible qui est

plus réactif que celui ne contenant pas ce mélange.

Cependant, il faut noter que quand ce rapport dépasse environ 50 %, il peut ne pas y avoir suffisamment d'oxygène pour maintenir une température suffisamment élevée dans la chambre de combustion Ce lit combustible plus réactif résulte de la présence de vapeur d'eau, constituant normal des gaz de carneau, qui réduit l'oxygène en excès nécessaire dans un lit de charbon en combustion La demande réduite en oxygène est obtenue par l'activation accrue du carbone provoquée par l'eau (sous forme de vapeur d'eau)en proche contact avec le charbon En d'autres termes, la combustion à excès

d'air réduit en général résulte de la réaction exother-

mique de l'humidité dans les gaz de carneau avec le carbone du litetcbcombustible Cette réaction forme de l'oxyde de carbone et l'hydrogène qui brûlent alors au dessus du lit de combustible lors d'un mélange avec l'oxygène provenant de l'air secondaire ou l'oxygène en excès passant sans avoir réagi à travers le lit de combustible Les gaz de carneau recyclés diluent la concentration en oxygène de l'air de combustion tout en maintenant la masse totale de gaz dans le lit de combustible Sans l'effet de dilution des gaz de carneau recyclés, l'oxygène en excès qui est présent ne peut être efficacement utilisé car il ne reste pas suffisamment longtemps dans le lit de combustible pour atteindre une combustion stoechiométrique Par conséquent, l'additin des gaz de carneau recyclés ne nuit pas du tout au processus de combustion, mais réduit plutôt la quantité d'oxygène n'ayant pas réagi qui autrement traverserait le lit de combustible Le combustible plus réactif présente un autre avantage: il y a réduction de fumée et autres émissions particulaires Bien entendu, la combustion supplémentaire produite quand les gaz de carneau entrent de nouveau dans la chambre de combustion réduit les matières particulaires Cependant, le combustible plus réactif produit une combustion plus complète du charbon ce qui,à son tour, laisse moins de

matières s'échapper sous forme de matières particulaires.

De plus, l'oxygène en excès dont on dispose a tendance à réagir avec d'autres composants produits par le processm decambus Uc M Par exemple, le carbone normalement présent dans le charbon se combine à l'oxygène pour former du CO (oxyde de carbone), gaz très toxique De

même, divers oxydes d'azote, c'est-à-dire N Oxsont produits.

L'élimination de N Ox, CO et composés nocifs semblables a une importance primordiale dans-le cadre de tous les réglements concernés par la pollution de l'air et par conséquent pour les utilisateurs de dispositif produisant ces composés Il est apparent qu'en réduisant la quantité d'oxygène restant quand la combustion a eu lieu, cela réduit les quantités d'agents polluants ayant l'oxygène comme composant Comme on l'a précédemment indiqué, l'art antérieur reconnaît ce concept Cependant, les bénéfices ci-dessus ne sont totalement atteints qu'en amenant le mélange gaz de carneau-air au rapport d'au moins environ 25 % de gaz de carneau à l'air, en

dessous de la grille decombustible, comme on l'a précédem-

ment décrit.

Les gaz de carneau recyclés à des rapports de l'ordre de 25 à 50 % de l'écoulement total de gaz à travers une chaudière contrhleront également la température du lit de charbon combustible à un degré tel que la température de fusion (environ 1093 C) des cendres ne soit pas dépassée Cela permet un fonctionnement sans mâchefer

à un plus faible excès d'air général que sans recircula-

tion des gaz de carneau La vapeur d'au ou humidité et le gaz carbonique normalement présents dans les gaz de carneau permettent une capacité d'absorption de chaleur plus élevée que l'air qui serait autrement présent dans le mâange de gaz dans une chambre de combustion Cela permet un refroidissement efficace du lit de combustible avec une température de celui-ci o ne peut se produire la formation de m 9 chefer La présente invention empêche la formation de mâchefer dans une chaudière à charbon sans introduction de substances non disponiblespar suite du processus de combustion et sans réduire l'efficacité de la chaudière. On bénéficie d'un autre avantage parce que le calcium, s'il est présent dans le lit de combustible, réagira avec le soufre du combustible pour former des produits non volatils de Ca S, Ca SO 4 et Ca SO 3 Bien que ces composés puissent êtreretenus dans les cendres d'une chaudière, la stabilité des composés formés n'est pas importante à destempératures supérieures à 12040 C En ajoutant du calcium au combustible et en utilisant une recirculation des gaz de carneau révélée par la présente invention, la température du lit de combustible reste en dessous de la température critique ci-dessus et ce résultat

souhaité peut être atteint.

Enfin, la chaudière fonctionne à une meilleure efficacité de combustible même à de faibles niveaux d'oxygène en excès Cela se produit parce que l'émission réduite d'oxyde de carbone que l'on a indiquée ci-dessus, diminue la perte de la chaleur de combustion qui se produirait autrement dans la réaction d'oxyde de carbone en gaz carbonique Par ailleurs, comme on l'a mentionné c-dessus, le lit combustible plus réactif permet une

combustion plus complète du combustible.

En fonctionnement, une recirculation des gaz de carneau, quand elle est mise en oeuvre comme cela est révélé ici, permet d'obtenir un fonctionnement stable sans nécessité de mécanismeÉde contrôle autres que ceux normalement présents dans une chaudière à combustible solide Le registre contrôle la quantité de gaz de carneau à mettre en recirculation et la quantité de gaz de cerneau à libérer En amenant la même quantité d'air à mélangeras:gaz de carneau en recirculation que la quantité de gaz de carneau libérés, cela étant déterminé par la position du registre, toutes les conditions pour un fonctionnement à l'état stable sont obtenues Pour faciliter cette opération, des ventilateurs peuvent être placés au-dessus du registre, dans le conduit dirigeant les gaz de carneau du carneau à un caisson de mélange, et d'une source d'air au caisson de mélange Un mélange homogène de gaz de carneau et d'air est produit dans

ce caisson de mélange.

Dans le mode de réalisation préféré, la recirculation des gaz de carneau révélée ici est mise en oeuvre sur une chaudière à charbon à foyer mécanique Le mécanisme d'alimentation en charbon utilisé peut être b u des nombreuses unités commercialisées Par exemple, le mécanisme à vis décrit ci-après ou une alimentation par gravité En utilisant un foyer mécanique dans le mode de réalisation préféré, l'équilibre du système est facile à maintenir Cela se produit parce que les quantités de l'air ambiant entrant dans la chambre de combustion sont plus faciles à contrôler car il n'y a pas d'orifice ou de porte à ouvrir et à fermer quand le combustible est ajouté à la grille Par ailleurs, le taux relativement constant d'alimatation en combustible permet au processus de combustion de produire des quantités constantes de chaleur et de gaz de carneau Un tore à air secondaire avec des jets dirigés radialement dans la chambre de combustion est disposé à la partie inférieure de la chaudière au-dessus de la grille Ce tore est nécessaire pour amener l'air supplémentaire nécessaire à une bonne combustion, et pour assurer que les gaz combustibles seront amenés hors du lit de combustible et seront totalement brûlés Cet air secondaire peut être mélangé

au Kgaz de carneau (environ 0-75 % de gaz de carneau).

Dans un autre mode de réalisation, la recirculation des gaz de carneau révéléeici peut également être utilisée

dans une chaudière à foyer mécanique avec de l'air secon-

daire amené par exemple par un second tore d'air secondaire à la partie supérieure de la chambre de combustion Bien que l'utilisation d'air secondaire soit généralement connue, quand on l'utilise dans une chaudière utilisant la technique de recirculation des gaz de carneau selon l'invention, il y a des différences importantes L'air secondaire utilisé selon la présente invention peut être totalement

composé d'air ou bien être un mélange air-gaz de carneau.

Dans chaque cas, la condition la plus importante est la quantité d'air secondaire amené, plut 8 t que la pression à laquelle il est amené Dans la technologie existante, on utilise de l'air secondaire amené à une relativement

haute pression (typiquement 508 à 635 mbars en comparai-

son à 127 à 254 mbars pour la présente invention).

Cependant, dans la présente invention, des jets d'un plus grand diamètre sont utilisés pour obtenir une meilleure pénétration et un mélange plus complet des gaz de

combustion dont on dispose dans le lit de combustible.

Ces Jets sont dirigés radialement-dans la chambre de combustion pour améliorer les caractéristiques de mélange avec les produits de combustion, réduire les émissions de N Ox et donner un fonctionnement plus efficace

de la chaudière.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci

apparaîtront plus clairement au cours de la description

explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale schématique d'une chaudière à foyer mécanique selon un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe fragmentaire et en plan généralement indiquée par la ligne 2 - 2 sur la figure 1; la figure 3 est une vue en élévation latérale schématique d'une chambre de combustion avec le mode de réalisation supplémentaire décrit ici; la figure 4 est une représentation graphique comparant le CO libéré par une chaudière avec recirculation des gaz de carneau tele que révélée ici et par une chaudière sans recirculation, A indiquant 30 % de recirculation et

B indiquant sans recirculation; -

la figne 5 est une représentation graphique comparant le NO libéré par une chaudière avec recirculation des gaz de carneau selon l'invention et une chaudière sans recirculation; et la figure 6 est une représentation graphique comparant la formation de machefer par une chaudière avec recirculation des gaz de carneau selon l'invention et sans recirculation Un dispositif et un procédé sont décrits pour la recirculation des gaz de carneau dans une chaudière à combustible solide Le mode de réalisation préféré décrira une recirculation des gaz de carneau dans une chaudière ou un four à charbon à foyer mécanique On décrira un mode de réalisation supplémentaire o sont

prévus de l'air secondaire supplémentaire et une recir-

culation des gaz de carneau dans la chambre de combustion

d'une chaudière à charbon à foyer mécanique.

La figure 1 est une représentation schématique d'une chaudière à charbon à foyer mécanique utilisant une recirculation des gaz de carneau à la façon enseignée par la présente invention Le corps principal de la chaudière 40 comporte une chambre de combustion 36, un lit de combustible 34 supporté par une grille 34 ', un conduit 38 de produits de combustion, une section de transfert de chaleur par convection 10, un carneau 11 avec un registre 12 et un ventilateur 13 Les composants supplémentaires nécessaires pour une recirculation des gaz de carneau comprennent un conduit 14 des gaz de carneau, un ventilateur 16 de recirculation des gaz de carneau, un conduitkiférieur 51 de recirculaticn desgazdecamneau, un caisson de mélange 20, un ventilateur 26 de source d'air, pour amener de l'air à peu près à la tempérakre ambiante et sous pression, un conduit 28 de source d'air, un collecteur 35 de recirculation de gaz d'échappement sous la grille, un registre d'air secondaire 25, un conduit d'air secondaire 23, avec ventilateur 22 et un tore d'air secondaire 32 avec des jets d'air secondaire

33.

Dans les modes de réalisation utilisant de l'air secondaire supplémentaire Sa* représentéssur la figure 3, un second registre à air secondaire 25 ', un second ventilateur de source d'air secondaire 22 ', un second conduit d'air secondaire 23 ', un second tore d'air

secondaire 32 ', avec jets d'air secondaire 33 '.

La forme préférée d'un mécanisme de foyer mécanique comporte une trémie 24 du charbon, une vis 30 et un arbre 31 conduisant à la chaudière 40 Un conduit d'air froid 29 est également souhaitable vers la vis, pour la maintenir froide pendant le fonctionnement du foyer mécanique. Du combustible, sous forme de charbon ou autres combustibles solides (comme des copeaux de bois, des matières carbonacées en boulettes, du coke) et autres, est stocké dans la trémie 24 Dans le cadre de la

description du mode de réalisation préféré, le charbon

est utilisé comme combustible solide pour la combustion et il forme une source d'énergie Ce combustible passe à travers l'arbre 31 par fonctionnement de la vis 30 jusqu'au lit 34 de combustible (charbon) et la grille 34 ' disposée dans la chambre de combustion 36 et à proximité de sa surface inférieure Un processus de combustion a lieu dans la chambre 36 Ce processus de combustion crée des gaz qui sontcanalisés par le conduit 38 des gaz de combustion vers la section de transfert de chaleur par convection 10 La section 10 permet l'enlèvement de la chaleur des produits de combustion avant leur entrée dans le carneau 11 Le carneau 11 est typiquement un cylindre creux au-dessus de la chambre de combustion et la section de transfert de chaleur par convection de la chaudière Ce carneau a une ouverture sur une paroi latérale qui permet au conduit 14 de recirculaticndes gaz de carneau de recevoir ces gaz de carneau (c'est-à-dire les produits gazeux de combustion) du carneau 11 qui ont été tirés par le ventilateur 16 et sont amenés au caisson de mélange 20 par ce ventilateur. Les gaz de carneau sont canalisés par le conduit 18 vers le caisson de mélange 20 La quantité de gaz de carneau dont on dispose pour une recirculation est partiellement déterminée par la position du registre 12 placé dans la gaine 11 Plus le registre 12 est horizontal, d'autant

plus sera importantla redrculation des gaz de carneau.

Le caisson de mélange 20 comporte des chicanes 21 qui assurent un bon mélange des gaz de carneau avec l'air (air de combustion directe>)qui est canalisé par le conduit 28 en provenant du ventilateur 26 Il faut noter que dans le mode de réalisation préféré, le ventilateur 26 peut également amener l'air par le condut 29 qui est relié à l'arbre de la vis de charbon 31 pour refroidir cette vis 30 Sensiblement tous les gaz de carneau vers le collecteur 35 sous la grille sont formés par le

mélange gazeux dans le caisson de mélange 20 Le ventila-

teur 16 et le ventilateur 26 avec le registre 12 et le ventilateur d'échappement 13 assurent que les gaz amenés au caisson de mélange 20 contiendront au moins environ

25 % de gaz de carneau.

Pour atteindre lesrésultatsenvisagés par la présente invention, il faut que les gaz à la sortie du caisson de mélange 20 traversent une partie sensible du lit de combustible 34 et de la grille 34 ' afin de permettre ainsi un contact intime sensible entre le mélange gazeuxet le lit de combustible Le charbon provenant de la trémie 24 est amené par la vis 30 dans la chambre de combustion

36 en provenant de l'arbre 31 Le collecteur 35 représen-

té sur la figure 2 entoure une partie de l'arbre 31 qui se trouve sous la chaudière La grille 34 'présente des tuyères (ouvertures) 37 dans la zone située immédiatement en dessous du lit 34 Le mélange gaz de carneau -air à la sortie du caisson de mélange 20 est attiré à travers ces ouvertures (qui sont suffisamment petites pour empêcher le charbon de les traverser) et jusqià la surface inférieure du lit 34 de charbon sur la grille 34 ' comme suit Le ventilateur 26 de la source d'air et le ventilateur 16 de recirculation des gaz de carneau produisent une zone légèrement sous pression dans le caisson de mélange 20 et le collecteur 35 Quand elle est couplée au tirage crée par le ventilateur 13, la différence de pression entre les deux zones tire le

mélange du collecteur 35 dans la chambre de combustion 36.

Il faut noter que des variations équivalentesde la

structure ci-dessus produiront des résultats semblables.

On comprendra également que tandis qu'une vis 30 -

est utiliséepour amener le charbon au lit de combustible, tout dispositif ou mécanisme à foyer automatique amenant continuellement le charbon au lit de combustible peut

être utilisé Le collecteur 35 dans tous ces cas entoure-

ra toujours un lit de combustible suffisamment profond

pour permettre un contact approprié avec le mélange gaz-

de carneau-air pour un bon fonctionnement de la chaudière.

Le tore 32 d'air secondaire est disposé au dessus du lit 34 de combustible à la partie inférieure de la chambre de combustion Des orifices ou jets 33 sur la surface annulaire interne du tore sont dirigés radialement dans la chambre de combustion L'air produit par le tore 32 est plus froid que les gaz déjà dans la chambre de combustion Ainsi, l'air tombe sur le lit 34 amenant de l'oxygène supplémentaire et le mélange nécessaire pour la combustion Le ventilateur 22 d'air seconda Fe amène l'air canalisé par le conduit 23 jusqu'au tore 32 De plus, les gaz de carneau du conduit 14, controlés par le registre 25,peuvent être mélangés à l'air dans le conduit

23.

Cependant, l'application des jets d'air secondaire traditionnels tels qu'ils sont appliqués à des chaudières à charbon existantes, peut ne pas être suffisante pour que le mélange requis améliore la performance de la chaudière quand on utilise une recirculation des gaz de carneau En effet, l'optimisation du mélange des jets d'air secondaire se produit quand il est fait en tenant compte de l'application de recirculation des gaz de carneau Cette optimisation est basée sur l'utilisation de jets d'air secondaire d'un diamètre plus grand que la normale pour augmenter la pénétration des gaz de mélange, qu'il y ait une recirculation partielle de gaz de carneau dans le système d'air secondaire ou bien de l'air à 100 % Le plus grand camètre permet une plus forte pénétration et un plus fort mélange sur la longueur du lit de combustible Cela permet une combustion plus complète dens la zone située immédiatement au-dessus du lit de combustible Les critères de conception pour ces jets sont basés sur une longueur de mélange ne dépassant pas 10 diamètres d'un orifice de jet Cela permet de bien couvrir le lit à des relativement basses pressions (comme 127 254 m bars) Cela est contraire à l'air secondaire utilisé dans la technologie existante o les orifices sont assez petits et o un courant d'air à relativement haute pression est présent (comme 508-635 ubars) Dans la présente invention, la pression n'est pas aussi importante que le diamètre de l'orifice et la

dilution de l'air avec les gaz de carneau.

Le mélange gaz de carneau-air amené comme on l'a décrit ci-dessus donne un lit combustible chimiquement plus actif et un fonctionnement avec un excès d'air général plus faible C'est ce combustible plus chimiquement actif et ce:bnctionnement à plus faible excès d'air qui offrent les avantages obtenus par la

présente invention et que l'on a décritsprécédemment.

Par exemple, une émission réduite d'agent polluanis un fonctionnement sans mâchefer et une utilisation plus efficace du combustible que lorsqu'il n'y a pas de

recirculation des gaz de carneau.

Des observations matérialisant l'efficacité de la recirculation des gaz de carneau révélées ici ont

été faites sur une chaudière à charbon de 4,54 kg/h.

Les figures 4 à 6 sont des représentations graphiques de données observées avec introduction de 30 % de

recirculation de gaz de carneau dans le lit de combus-

tible comme on l'a révélé iciet sans recirculation.

Les figures 4 et 5 montrent les parties par million (ppm) de CO et NO respectivement, qui sont libérées en fonction du pourcentage d'oxygène en excès corrigé à 3 % d'oxygène en excès à sec La figure 6 montre le pourcentage de mâchefer couvrant le lit de combustible en fonction du pourcentage d'excès d'oxygène Le tableau 1 (ci-après) montre 502 en ppm qui est libéré à 3 % d'oxygène sec en excès, quand du calcium est ajouté au combustible pour produire un rapport molaire calcium/

soufre de 2,85:1 avec introduction de 30 % de recircula-

tion de gaz de carneau dans le lit de combustible comme on l'a décrit ici, et sans recirculation Le tableau 1 donne également la température moyenne mesurée à la grille 34 à proximité des tuyères 37 et dans les

conditions ci-dessus.

Tableau 1.

Combustible: Emission de Température boulettes de lignite 502, ppm, à de la grille ayant un rapport mo 5 % de O sec laire calcium/ en excè soufre de 2,85:1 Sans recirculation des gaz de carneau 1060 193 WC Avec recirculation des gaz de carneau 515 59 C D'autres améliorations du fonctionnement de la chaudière peuvent être obtenues en prévoyant, en plus de la recirculation des gaz de carneau ci-dessus décrite, une seconde source d'air secondaire dans la chambre de combustion En se référant à la figure 3, les composant supplémentaires sont le registre 25 ' dans une partie du conduit 14 de recirculation des gaz de carneau pour contrôler la quantité de ces gaz à mélanger avec l'air secondaire provenant du ventilateur 22 ' L'air ou mélange air-gaz de carneau est canalisé par le conduit 23 ' vers le tore 32 ' d'air secondaire Ce second tore 32 ' est typiquement à la partie supérieure de la chambre de combustion 36 La partie du tore 32 ' doit être choisie de façon que la température de l'air de combustion à l'emplacement du tore 32 ' soit de l'ordre de 10931 C L'air secondaire introduit à ce point doit

être en une quantité suffisante pour abaisser la tempé-

rature de l'air de combustion jusqu'à environ 9650 C.

Cela est nécessaire parce qu'à des températures consi-

dérablement différentes de 9651 C, on ne peut obtenir la réduction optimale de NO, mais au contraire augmenter les émissions de NOX Les jets d'air secondaire 33 ' disposés sur la surface annulaire interne du tore 32 ' sont dirigés radialement dans la chambre de combustion 36 La discussion concernant le diamètre relatif de ces jets ou orifices s'applique également à ce second tore comme à celui situé au-dessus du lit de combustible que l'on a décrit ci-dessus Une chaudière o est incorporé le tore supplémentaire présentera une plus ample réduction des émissions de NO Comme cela sera évident à ceux qui sont compétents en la matière, la forme des organes o sont incorporés les jets ne doit pas nécessairement être un tore, mais peut varier selon

la chaudière particulière utilisée.

On a ainsi décrit un procédé et un dispositif d'utilisation d'une recirculation des gaz de carneau dans une chaudière à charbon à foyer mécanique Il sera cependant évident à ceux qui sont compétents en la matière que le procédé enseigné s'applique à d'autres modes de réalisation de chaudières ou fours à combustible solide.

Claims (9)

R E V E N D I C A T I 0 N S REVENDICATIONS

1 Procédé de combustion de combustibles solides en utilisant une recirculation de gaz de carneau, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: retirer les gaz de carneau d'un carneau; mélanger lesdits gaz de carneau à de l'air de façon qu'au moins environ 25 à 50 % dudit mélange de gaz de carneau et d'air soit composé de gaz de carneau; amenener ledit mélange d'air et de gaz de carneau à la surface inférieure d'un lit de combustible; amener un premier air secondaire audit lit de combustible principalement pour favoriser le mdange des gaz au-dessus dudit lit; ainsi ledit lit fonctionne à une température plus faible et sa combustion

est plus chimiquement active.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à amener un mélange de gaz de carneau et d'air comme premier air secondaire au lit combustible précité de façon qu'environ O à 75 % dudit

mélange soit composé de gaz de carneau.

3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à ajouter suffisamment de calcium au lit de combustible précité pour réduire sensiblement les émissions de composéformés de soufre 4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le calcium précité est ajouté de façon à former un rapport molaire calcium/soufe de 2,85 à 1 dans le

lit de combustible précité.

Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'une seconde alimentation en air secondaire est introduite après la première alimentation en air secondaire

précitéeafin de réduire les émissions de NOX.

6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la seconde alimentation en air secondaire précitée

contient environ O à 50 % de gaz de carneau.

7 Dispositif de recirculation de gaz de carneau à utiliser dans une chaudière à combustible solide ayant une chambre de combustion, un moyen formant grille de combustible pour supporter un lit de combustible solide, ledit lit étant disposé dans ladite chambre de combustion afin de former une source d'énergie pour la combustion, et un moyen formant carneau permettant la sortie des produits gazeux de la combustion dudit combustible solide dans ladite chambre de combustion, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen ( 14, 16, 18) pour la recirculation d'une quantité prédéterminée de produits gazeux dudit moyen formant carneau ( 11) jusqu'à une surface inférieure dudit lit de combustible solide ( 34,) ladite quantité de produits gazeux ayant une quantité d'humidité et de gaz carbonique suffisante pour abaisser la température dudit lit de combustible solide sur ladite grille ( 34 '); un moyen ( 20, 21) pour mélanger lesdits produits gazeux en recirculation avec l'air ambiant avant recirculation desdits produits gazeux vers ledit lit de combustible solide; un moyen ( 32, 33) pourproduire Ml'air secondaire au-dessus dudit lit de combustible solide; ainsi ledit lit de combustible solide fonctionne à une température inférieure et la combustion du combustible solide est plus chimiquement active. 8 Dispositif selon la revendication 7,caractérisé en ce que le moyen de recirculation des produits gazeux précité comprend: une paroi du moyen formant carneau ( 11) précité ayant une ouverture reliée à une première extrémité ( 14) d'un conduit, ledit conduit ayant une seconde extrémité ( 18) reliée au moyen de mélange ( 20) précité; un moyen formant registre ( 12) pour diriger la quantité prédéterminée précitée de produits gazeux dudit moyen formant carneau audit conduit, un moyen formant ventilateur ( 16) disposé dans ledit conduit pour amener lesdits produits gazeux dudit moyen formant carneau par

ledit conduit audit moyen mélangeur.

9 Dispositif selon la revendication 7,caractérisé en ce que le moyen formant grille précité pour le combustible solide comprend un collecteur ( 35) sous la grille, qui est relié pour recevoir le mélange gazeux du moyen mélangeur précité et pour permettre audit mélange gazeux d'être en contact intime avec le lit de combustible

solide précité.

Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la quantité déterminée précitée de produits gazeux en recirculation est de l'ordre de 25 à 50 % des

gaz totaux amenés au moyen mélangeur précité.

11 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen d'air secondaire précité comprend: une source d'air secondaire ( 22) disposée à l'extérieur de la chambre de combustion précitée; un tore d'air secondaire ( 32) disposé adjacent et au-dessus de la grille précitée de combustible, ledit tore étant relié à une première extrémité d'un conduit ( 23), ledit conduit ayant une seconde extrémité reliée à ladite source; ainsi de l'air secondaire produit de l'air supplémentaire pour la combustion du combustible solide et se mélange au gaz

combustible dans ledit lit combustible.

12 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la source d'air précitéese compose d'air ordinaire et des produits gazeux précités, ledits produits gazeux contenant environ O à 75 % de l'air secondaire

amené par la source précitée d'air secondaire.

13 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un second moyen d'air secondaire ( 22 ', 23 ', 32 ') disposé dans la chambre de combustion précitée pour produire de l'air secondaire supplémentaire pour réduire les émissions de NC 14 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen formant grille précité comprend de plus des ouvertures ( 37)dans une zone située en dessous, du lit de combustible précité, lesdites ouvertures étant reliées pour recevoir le mélange gazeuxprécité dans le collecteur précité en dessous de la grille en permettant audit mélange gazeucde contacter intimement

ledit lit de combustible solide.

Chaudière à combustible solide, caractérisée en ce qu'elle comprend: une chambre de combustion ( 36); une trémie ( 24)reliée à ladite chambre de combustion par un arbre ( 31), ledit arbre ayant une vis ( 30) pour amener du combustible de laditetrémie à une grille ( 34 ') dans ladite chambre de combustion; un carneau ( 11) relié à une surface supérieurede ladite chambre de combustion pour permettre la sortie des produits gazeux produits par la combustion dans ladite chambre de combustion; un moyen ( 12, 14 16) pour retirer une quantité prédéterminée desdits produits gazeux dudit carneau; un moyen ( 20,21) pour mélanger ladite quantité prédéteminée de produits gazeux avec de l'air à température ambiante de façon qu'il y ait environ 30 % des produits gazeux dans ledit mélange; un moyen ( 35) pour amener ledit mélange à ladite grille de façon que la surface inférieure d'un lit de combustible ( 34) supporte par ladite grille soit en contact intime avec ledit mélange: un moyen ( 32, 33) pour amener de l'air secondaire audit lit de combustible afin de produire l'oxygène nécessaire pour la combustion dans ladite chambre de combustion et de mélanger les gaz combustibles dans ledit lit; ainsi ledit lit fonctionne à une température plus faible et la combustion du combustible

solide est plus chimiquement active.