FR2555710A1 - Method for burning or gasifying solid fuels in a fluidised bed, and device for the implementation of this method - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne la combustion ou la gazéification en lit fluidisé de combustibles solides. The present invention relates to the combustion or gasification in a fluidized bed of solid fuels.
Dans le domaine de la combustion, l'utilisation d'un foyer à lit fluidisé à grille mécanique ascendante, du type fonctionnant avec agglomération des cendres, connu sous le nom de IGNIFLUID, a donné jusqu'ici satisfaction. In the field of combustion, the use of a fluidized bed hearth with ascending mechanical grate, of the type operating with agglomeration of ash, known under the name of IGNIFLUID, has so far given satisfaction.
En réalité la géométrie du lit, à profondeur décroissante, présente quelques inconvénients. Pour une hauteur de lit donnée, donc une perte de charge donnée, et une grille de surface donnée, le volume utile global du lit est plus petit que si la grille avait une pente plus faible. Par ailleurs, la profondeur variable nécessite l'emploi de multiples caissons de soufflage munis de registres engendrant des pertes de charge stériles et une complication de la régulation. De plus, c'est dans la zone où la profondeur est la plus faible et la concentration en carbone la plus faible1 que le débit d'air à tendance à être le plus grand, alors que le contraire serait préférable.Enfin, la zone arrière de faible profondeur conduit à une forte température locale et à des agglomérats parfois gênantss
On a pensé à remplacer la grille mobile par une grille fixe semblablement inclinée et munie éventuellement de barreaux basculants. De telles réalisations ont été décrites dans les demandes de brevet français NO 83/16290 et 83/18009 déposées respectivement les 13 octobre et 14 novembre 1983 au nom de la société demanderesse.In reality the geometry of the bed, with decreasing depth, has some drawbacks. For a given bed height, therefore a given pressure drop, and a given surface grid, the overall useful volume of the bed is smaller than if the grid had a lower slope. Furthermore, the variable depth requires the use of multiple blowing boxes provided with registers generating sterile pressure drops and a complication of regulation. In addition, it is in the zone where the depth is the smallest and the lowest carbon concentration1 that the air flow tends to be greatest, while the opposite would be preferable. Finally, the rear zone shallow depth leads to a high local temperature and sometimes annoying agglomerates
We thought of replacing the movable grid by a fixed grid similarly inclined and possibly provided with tilting bars. Such embodiments have been described in French patent applications NO 83/16290 and 83/18009 filed respectively on October 13 and November 14, 1983 in the name of the applicant company.
Les inconvénients précités n'ont pas tous été éliminés, et des inconvénients supplémentaires sont apparus. The above drawbacks have not all been eliminated, and additional drawbacks have appeared.
Dans le cas d'une grille à barreaux basculants, ces derniers ont la tâche difficile de faire remonter la pente aux agglomérats de mâchefers formés. In the case of a grid with tilting bars, the latter have the difficult task of bringing the slope back up to the agglomerates of clinkers formed.
En gazéification, la zone arrière produit un gaz oxydant qui brûle une partie du gaz produit en avant. Le gaz obtenu s'en trouve sensiblement dégradé. In gasification, the rear zone produces an oxidizing gas which burns part of the gas produced in front. The gas obtained is thereby significantly degraded.
La présente invention a surtout pour but d'éliminer les inconvénients susmentionnés. The main object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks.
Elle a plus précisément pour objet un procédé pour la combustion ou la gazéification en lit fluidisé de com bustibles solides, consistant à créer sur une grille rectangulaire un lit fluidisé ayant, vu en plan, une forme allongée, et en section transversale, une forme trapézoldale évasée vers le haut, et à assurer dans le lit une circulation méthodique longitudinale du combustible et des résidus solides de la combustion ou de la gazéification, depuis son extrémité avant où le lit est alimenté en combustible, jusqu'à son extrémité arrière où lesdits résidus sont évacués, caractérisé en ce que la profondeur du lit croit de l'avant vers l'arrière ou est sensiblement constante, de telle sorte que le produit h.t soit maintenu sensiblement constant ou décroisse légèrement, h désignant la profondeur du lit et t sa teneur en carbone au point considéré. More specifically, it relates to a process for the combustion or gasification in a fluidized bed of solid fuels, consisting in creating on a rectangular grid a fluidized bed having, seen in plan, an elongated shape, and in cross section, a trapezoidal shape flared upwards, and to ensure in the bed a methodical longitudinal circulation of the fuel and solid residues from combustion or gasification, from its front end where the bed is supplied with fuel, to its rear end where said residues are discharged, characterized in that the depth of the bed increases from front to rear or is substantially constant, so that the product ht is kept substantially constant or decreases slightly, h denoting the depth of the bed and t its content in carbon at the point considered.
Elle a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, comprenant au moins un caisson de soufflage recouvert par une grille rectangulaire fixe formant distributeur du gaz de soufflage, caractérisé en ce que ladite grille est inclinée vers le bas depuis son extrémité avant où le lit est alimenté en combustible, jus qutà son extrémité arrière -où sont évacués les résidus de la combustion ou de la gazéification. It also relates to a device for implementing the method, comprising at least one blowing box covered by a fixed rectangular grid forming a distributor of the blowing gas, characterized in that said grid is inclined downward from its front end where the bed is supplied with fuel, up to its rear end - where the residues from combustion or gasification are discharged.
Suivant une variante, la grille peut être sensiblement horizontale. According to a variant, the grid can be substantially horizontal.
La grille est bordée de talus de combustible sur ses quatre côtés. The grid is bordered by a fuel slope on all four sides.
La grille est constituée de barreaux fixes ou de barreaux basculants aptes à déplacer longitudinalement les résidus solides de la combustion ou de la gazéification. The grid consists of fixed bars or tilting bars capable of moving the solid residues from combustion or gasification longitudinally.
Suivant un premier cas, où il nty a pas agglomération des cendres, il est prévu un tube d'évacuation de celles ci,qui qui les reçoit par débordement au dessus du talus arrière. According to a first case, where there is no agglomeration of the ashes, there is provided a tube for evacuating the latter, which receives them by overflowing above the rear slope.
Suivant un deuxième cas, où il y a agglomération des cendres, il est prévu, sous le talus arrière, une trappe d'évacuation périodique des mâchefers agglomérés, que cette agglomération soit accidentelle ou systématique. According to a second case, where there is agglomeration of the ashes, there is provision, under the rear slope, for a periodic evacuation hatch of agglomerated clinkers, whether this agglomeration is accidental or systematic.
Llévacuation des agglomérats peut être assurée en continu par une vanne sélective présentant un col de venturi dont le divergent débouche dans le lit fluidisé au voisinage du talus arrière, une injection continue de gaz sous pression en amont du convergent, permettant de refouler dans le lit les fines particules et autorisant la chute des agglomérats. The evacuation of the agglomerates can be ensured continuously by a selective valve having a venturi neck, the divergent of which opens into the fluidized bed in the vicinity of the rear slope, a continuous injection of pressurized gas upstream of the convergent, making it possible to discharge the fine particles and allowing the fall of agglomerates.
Lorsqu'il n'y a pas agglomération des cendres, il est prévu une tuyère de soufflage pour empécher les projections directes et intempestives de combustible imbrûlé dans le tube d'évacuation des cendres. When there is no agglomeration of the ashes, a blowing nozzle is provided to prevent direct and untimely projections of unburnt fuel in the ash discharge tube.
L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit, faite en regard des dessins annexés, concernant plusieurs formes de réalisation données à titre d'exemples non limitatifs
La figure 1 est une vue en coupe longitudinale, suivant la ligne B-B de la figure 2, du dispositif selon une première forme de l'invention.The invention will be better understood by referring to the description which follows, given with reference to the appended drawings, concerning several embodiments given by way of nonlimiting examples
Figure 1 is a longitudinal sectional view along line BB of Figure 2, the device according to a first form of the invention.
La figure 2 en est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la figure 1. Figure 2 is a cross-sectional view along line A-A of Figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon une deuxième forme de l'invention. Figure 3 is a longitudinal sectional view of the device according to a second form of the invention.
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale, suivant la ligne D-D de la figure 5, du dispositif selon une troisième forme de 11 invention. Figure 4 is a longitudinal sectional view, along line D-D of Figure 5, of the device according to a third form of the invention.
La figure 5 en est une vue en coupe transversale suivant la ligne C-C de la figure 4. Figure 5 is a cross-sectional view along line C-C of Figure 4.
La figure 6 est une vue en coupe longitudinale du dispositif selon une quatrième forme de l'invention. Figure 6 is a longitudinal sectional view of the device according to a fourth form of the invention.
La figure 7 en est une vue en coupe transversale suivant la ligne E-E de la figure 6. FIG. 7 is a view in cross section along the line E-E of FIG. 6.
Sur les figures 1 et 2Jon on a représenté le dispositif prévu pour les cas où il n'y a pas d'agglomération et où la température est telle, 8000C par exemple, que l'on peut éviter la formation, même accidentelle, de tout agglomérat. Figures 1 and 2Jon shows the device provided for cases where there is no agglomeration and where the temperature is such, 8000C for example, that we can avoid the formation, even accidental, of everything agglomerate.
Sur ces figures, le repère 1 désigne la paroi avant du foyer, et les repères 2 et 3 ses parois latérales. La paroi 1 est munie d'une ou plusieurs goulottes 4 d'alimentation en combustible. Le repère 5 désigne la paroi arrière. In these figures, the reference 1 designates the front wall of the fireplace, and the references 2 and 3 its side walls. The wall 1 is provided with one or more fuel supply chutes 4. The reference 5 designates the rear wall.
Le fond de la chambre C délimitée par lesdites parois est constitué par une grille rectangulaire fixe 6 inclinée vers le bas de l'avant vers l'arrière. Ladite grille est bordée sur ses quatre côtés de surfaces planes 7, 8, 9 et 10 sur lesquelles reposent des talus de combustible. Le repère 7' désigne le talus formé contre la paroi avant 1, les repères 8' et 9' désignent respectivement les talus formés contre les parois latérales, tandis que le repère lOt désigne le talus arrière formé à une certaine distance de la paroi 5. The bottom of the chamber C delimited by said walls is constituted by a fixed rectangular grid 6 inclined downwards from the front towards the rear. Said grid is bordered on its four sides with flat surfaces 7, 8, 9 and 10 on which fuel slopes rest. The reference 7 'designates the slope formed against the front wall 1, the references 8' and 9 'respectively designate the slopes formed against the side walls, while the reference lOt designates the rear slope formed at a certain distance from the wall 5.
Au dessous de la grille 6 sont disposés deux caissons de soufflage 11 et 12, chacun d'eux pouvant être divisé en deux compartiments transversalement jumelés, tels que 12' et 12", ayant chacun leur tubulure d'alimentation 13' et 13" en gaz de soufflage. Below the grid 6 are arranged two blowing boxes 11 and 12, each of which can be divided into two transversely twinned compartments, such as 12 'and 12 ", each having their supply pipe 13' and 13" in blowing gas.
Le repère L désigne le lit fluidisé d'où les cendres sont évacuées par débordement au dessus du talus 10' dans un tube 14 de section rectangulaire aménagé entre la paroi arrière 5 et le talus 10' auquel il sert d'appui. Le lit L présente, vu en plan, une forme allongée, et en section transversale, une forme trapézoidale évasée vers le haut comme cela apparaît nettement sur la figure 2. Une trappe 15 est prévue à la base du talus 10' en vue de pouvoir effectuer la vidange éventuelle du lit L. Au dessous de chaque caisson, tel que 12, est prévue une trémie 16 munie d'un sas 17 pour l'évacuation des particules (fraisils) qui auraient pu traverser la grille 6. The reference L designates the fluidized bed from which the ashes are evacuated by overflowing above the slope 10 'in a tube 14 of rectangular section arranged between the rear wall 5 and the slope 10' to which it serves as a support. The bed L has, seen in plan, an elongated shape, and in cross section, a trapezoidal shape flared upwards as clearly appears in FIG. 2. A hatch 15 is provided at the base of the slope 10 'in order to be able to drain the bed L. if necessary. Below each box, such as 12, there is a hopper 16 provided with an airlock 17 for the evacuation of particles (arches) which could have passed through the grid 6.
Un tube de refroidissement 26 en forme de U longe les trois talus 7t, 8' et 9' à leur base. Au moins une tuyère 27, aménagée à travers la paroi arrière 5, est prévue pour éviter les projections directes intempestives de combustible imbrûlé, dans le tube 14. Cette tuyère est alimentée par un gaz qui peut être de l'air dans le cas d'une combustion, ou du gaz recyclé dans b cas d'une gaZéification. A U-shaped cooling tube 26 runs along the three slopes 7t, 8 'and 9' at their base. At least one nozzle 27, arranged through the rear wall 5, is provided to prevent untimely direct projections of unburnt fuel, into the tube 14. This nozzle is supplied with a gas which may be air in the case of combustion, or recycled gas in the case of gaZification.
Sur la figure 3 on a représenté le dispositif prévu pour le cas où il n'y a pas normalement d'agglomération de cendres, mais où des agglomérats peuvent se former accidentellement. In Figure 3 there is shown the device provided for the case where there is not normally agglomeration of ash, but where agglomerates can form accidentally.
Sur cette figure, cemme sur les suivantes, on a adopté les mêmes repères que sur les figures 1 et 2 pour désigner les éléments identiques ou équivalents. On limitera la description aux éléments essentiellement différents. In this figure, as in the following, the same references have been adopted as in Figures 1 and 2 to designate identical or equivalent elements. The description will be limited to essentially different elements.
La grille 6 est ici constituée de barreaux basculants, tels que 18, disposés parallèlement à la suite les uns des autres avec un faible intervalle. Ces barreaux sont avantageusement en nombre pair pour chaque caisson Il et 12, et les barreaux de même parité sont accouplés entre eux, de manière à soulever alternativement l'ensemble des barreaux 18 de même parité par un moyen de commande usuel, tel que celui décrit dans la demande 83/18009 précitée. The grid 6 here consists of tilting bars, such as 18, arranged parallel to each other with a small interval. These bars are advantageously in even number for each box II and 12, and the bars of the same parity are coupled together, so as to lift alternately all of the bars 18 of the same parity by a conventional control means, such as that described in the aforementioned application 83/18009.
Les cendres sont évacuées de la même manière que dans le cas précédent. Par contre, la trappe 15 est apte à évacuer périodiquement les agglomérats susceptibles de se former accidentellement, lesdits agglomérats étant transportés par la grille 6 qui les déplace longitudinalement. The ashes are removed in the same way as in the previous case. On the other hand, the hatch 15 is capable of periodically removing the agglomerates liable to form accidentally, said agglomerates being transported by the grid 6 which moves them longitudinally.
Sur les figures 4 et 5 on a représenté le dispositif prévu pour le cas où il y a agglomération permanente. Figures 4 and 5 show the device provided for the case where there is permanent agglomeration.
La grille 6 transporte, gracie à ces barreaux basculants 18, de l'avant vers l'arrière de ladite grille, les résidus solides de la combustion ou de la gazéification, essentiellement des agglomérats qui sont évacués périodiquement par la trappe 15. Le tube 14 n'a ici aucune raison d'être, de sorte que le talus lO' s'appuie directement contre la paroi arrière 5. The grid 6 transports, thanks to these tilting bars 18, from the front to the rear of the grid, the solid residues from combustion or gasification, essentially agglomerates which are periodically removed by the hatch 15. The tube 14 here has no reason to be, so that the slope lO 'bears directly against the rear wall 5.
Sur les figures 6 et 7, on a représenté le dispositif prévu pour un cas d'utilisation analogue à celui des figures 4 et 5, mais avec évacuation des agglomérats en continu. In Figures 6 and 7, there is shown the device provided for a use case similar to that of Figures 4 and 5, but with continuous evacuation of agglomerates.
A cet effet)il est prévu une vanne sélective, connue en soi, repérée 19 dans son ensemble. Cette vanne comprend un venturi dont le col est repéré 20. Le divergent 21 dudit venturi débouche dans le lit fluidisé L au voisinage du talus arrière 10' entre ledit talus et la grille 6. Le repère 22 désigne le convergent du venturi précédé par un tube cylindrique 23. Sur ce dernier vient se brancher une tubulure 24 alimentée en gaz sous pression. Sous l'effet de l'injection du gaz sous pression à travers le venturi 20, 21, 22 les fines particules sont refoulées dans le lit fluidisé L, tandis que les agglomérats tombent par le tube 23 dans un cendrier 25. For this purpose) there is provided a selective valve, known per se, referenced 19 as a whole. This valve comprises a venturi the neck of which is marked 20. The diverging portion 21 of said venturi opens into the fluidized bed L in the vicinity of the rear slope 10 'between said slope and the grid 6. The marking 22 designates the convergent of the venturi preceded by a tube cylindrical 23. On the latter is connected a tube 24 supplied with pressurized gas. Under the effect of the injection of gas under pressure through the venturi 20, 21, 22 the fine particles are forced back into the fluidized bed L, while the agglomerates fall through the tube 23 into an ashtray 25.
Quel que soit le cas de figure envisagé, la circulation dans le lit L est toujours méthodique. Cette méthodicité est assurée en donnant au lit fluidisé L une longueur minimale importante par rapport à l'aq > litude de la turbulence longitudinale, et en prévoyant l'alimentation en combustible à une seule extrémité du lit, et l'extraction des résidus à l'autre extrémité. En raison de cette méthodicité les résidus évacués à l'extrémité de la grille 6 à barreaux basculants 18 ne contiennent qu'une très faible teneur t en carbone. Whatever the scenario envisaged, circulation in bed L is always methodical. This methodicity is ensured by giving the fluidized bed L a significant minimum length relative to the aq> litude of the longitudinal turbulence, and by providing for the supply of fuel at only one end of the bed, and the extraction of the residues at l 'other end. Because of this method, the residues discharged at the end of the grid 6 with tilting bars 18 contain only a very low carbon content.
La grille 6 est inclinée de telle sorte que le produit h x t de la hauteur du lit en un point quelconque par la teneur t en carbone soit maintenu sensiblement constant. The grid 6 is inclined so that the product h x t of the height of the bed at any point by the carbon content t is kept substantially constant.
Dans le cas où il ne serait prévu qu'un seul caisson de soufflage, si le produit h.t est rigoureusement constant, la plus forte résistance hydrostatique à l'arrière conduit à un débit naturel de gaz plus faible. Ceci présente deux inconvénients; D'abord le débit de gaz serait variable d'une ,verticale à l'autre avec un produit h.t constant, donc un débit de gaz non proportionnel à h.t. Ensuite la vitesse de fluidisation serait hétérogène entre les différentes verticales. Ceci peut être compensé, au moins pour une charge donnée, par le choix d'une hauteur h telle que h.t soit non pas sensiblement constant, mais légèrement décroissant. On peut être ainsi amené à prévoir une grille sensiblement horizontale. In the case where only one blowing box is provided, if the product h.t is rigorously constant, the highest hydrostatic resistance at the rear leads to a lower natural gas flow. This has two drawbacks; First the gas flow would be variable from one, vertical to the other with a constant product h.t, therefore a gas flow not proportional to h.t. Then the fluidization speed would be heterogeneous between the different verticals. This can be offset, at least for a given load, by the choice of a height h such that h.t is not substantially constant, but slightly decreasing. It may thus be necessary to provide a substantially horizontal grid.
Bien que l'invention ait été décrite en référence à plusieurs formes de réalisation, il va de soi qu'elle ne leur est en rien limitée, et que des modifications pourront y être apportées sans sortir de son domaine. Although the invention has been described with reference to several embodiments, it goes without saying that it is in no way limited to them, and that modifications may be made thereto without departing from its field.
Le gaz da soufflage peut être de l'air, de l'air enrichi, ou de l'oxygène avec vapeur d'eau. The blowing gas can be air, enriched air, or oxygen with water vapor.
On pourra, bien entendu, remplacer l'un quelconque des moyens décrits par un moyen techniquement équivalent. We can, of course, replace any of the means described by a technically equivalent means.
L'invention couvre donc, outre les exemples décrits, leurs différentes variantes d'exécution possibles, dans les limites définies par les revendications. The invention therefore covers, in addition to the examples described, their different possible variants, within the limits defined by the claims.
Claims (10)
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Family Applications (1)
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FR (1) | FR2555710A1 (en) |
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