FR2765670A1

FR2765670A1 - PROCESS AND INSTALLATION FOR PRODUCING HEAT BY COMBUSTION OF LOW CALORIFIC FUELS

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Publication number: FR2765670A1
Application number: FR9708491A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-01-08
Anticipated expiration: 2017-07-04
Also published as: WO1999001699A1; EP0995067A1; FR2765670B1

Abstract

The invention concerns a method for producing heat, in a reactor (1) with fluidised bed (7), by combustion of fuels with low calorific value, whereby a fuel with low degree of moisture, and therefore with low calorific value and a secondary fluid are simultaneously introduced in the reactor. The initial combustion conditions are adjusted to ensure autothermal combustion, i.e. in conditions of combustion temperature and retention time of the combustion gases at this temperature observing current regulations, for a reference fuel which is the fuel having the highest degree of moisture that can be used. As secondary fluid, an endothermal fluid is used and the respective flow rates (Q1, Q2) of the exothermal fuel and the secondary endothermal fluid are then adjusted so as to vary their proportions to maintain the combustion temperature constant and the oxygen content in the fumes as low as possible.

Description

PROCÉDÉ ET INSTALLATION DE PRODUCTION DE CHALEUR PAR COMBUSTION
DE COMBUSTIBLES À FAIBLE POUVOIR CALORIFIQUE
La présente invention concerne un procédé et une installation de production de chaleur par combustion de combustibles à faible pouvoir calorifique tels que les déchets industriels banals combustibles et les combustibles provenant de la biomasse.METHOD AND PLANT FOR PRODUCING COMBUSTION HEAT
LOW-CALORIFIC FUELS
The present invention relates to a method and an installation for producing heat by combustion of low calorific fuels such as ordinary combustible industrial waste and fuels from biomass.

L'évolution de la réglementation sur la limitation des rejets solides et de polluants gazeux, d'une part, et l'intérêt économique engendré par le remplacement de combustibles nobles, tels que le charbon, le fuel, le gaz, par des combustibles de récupération pour la production d'énergie, d'autre part, ont conduit à s'intéresser à la valorisation de divers déchets combustibles à faible pouvoir calorifique. Parmi ces déchets combustibles figurent les déchets industriels banals combustibles tels que les déchets de carton, de papier, de matière plastique non souillée etc... et les combustibles provenant de la biomasse tels que des copeaux de bois non souillés, des cosses de fruits, d'amandes, des fibres ligneuses, la paille, la bagasse, etc.... Les combustibles provenant de la biomasse présentent des propriétés très intéressantes du fait de leur coût de production faible ou même éventuellement nul et de leur caractère de renouvelabilité. The evolution of the regulations on the limitation of solid discharges and gaseous pollutants, on the one hand, and the economic interest generated by the replacement of noble fuels, such as coal, fuel oil, gas, by fuels of recovery for energy production, on the other hand, have led to an interest in the recovery of various combustible waste with low calorific value. Among these combustible wastes are ordinary combustible industrial wastes such as cardboard, paper, unsullied plastic, etc., and fuels from biomass such as unsulled wood chips, fruit pods, almonds, woody fibers, straw, bagasse, etc. Fuels from biomass have very interesting properties because of their low or even possibly zero cost of production and their renewable nature.

L'utilisation de combustibles issus de la biomasse, pour la production d'énergie calorifique, est souvent limitée par l'hétérogénéité de leur aspect et la variabilité de leur taux d'humidité qui affectent les performances des générateurs de chaleur en ce qui concerne le rendement et la puissance, ainsi que les rejets polluants, et par la dispersion des sources de ces combustibles, du coût de leur transport et de leur stockage intersaisonnier qui les rendent non compétitifs en regard des sources d'énergie classiques telles que le charbon, le fuel ou le gaz.The use of biomass fuels for the production of heat energy is often limited by the heterogeneity of their appearance and the variability of their humidity which affect the performance of heat generators with regard to the efficiency and power, as well as polluting discharges, and by the dispersion of the sources of these fuels, the cost of their transport and their inter-seasonal storage which make them uncompetitive compared to conventional energy sources such as coal, fuel or gas.

La présente invention a pour but de fournir un procédé et une installation de production de chaleur qui permettent de s'affranchir des variations d'humidité d'un combustible à faible pouvoir calorifique, avec des contraintes minimales de granulométrie, tout en garantissant une qualité de combustion et des performances de rendement quelles que soient les caractéristiques du combustible brûlé, et de diminuer sensiblement le coût d'accès à l'énergie par la combustion de déchets végétaux ou industriels d'un coût faible, nul ou même négatif. The object of the present invention is to provide a method and an installation for producing heat which make it possible to overcome variations in the humidity of a fuel with low calorific value, with minimum constraints of particle size, while guaranteeing a quality of combustion and performance performance regardless of the characteristics of the fuel burned, and significantly reduce the cost of access to energy by the combustion of plant or industrial waste at low cost, zero or even negative.

A cet effet, ce procédé de production de chaleur à partir de combustibles à faible pouvoir calorifique, tels que des déchets industriels banals combustibles et des combustibles provenant de la biomasse, est caractérisé en ce qu'on brûle le combustible dans un réacteur à lit fluidisé, en réglant les conditions initiales de la combustion de manière à assurer une combustion autothermique, à une température de consigne d'au moins 850 C, le combustible solide et les effluents gazeux étant maintenus à cette température pendant au moins 2 secondes, pour un combustible de référence qui est le combustible le plus humide pouvant être utilisé, on règle ensuite le débit du combustible de manière à maintenir constante la teneur en oxygène des fumées et on maintient la température du lit fluidisé à la valeur de consigne en injectant un fluide d'appoint dans le lit fluidisé lorsque la température du lit a tendance à s'écarter de la température de consigne. To this end, this process for producing heat from fuels with low calorific value, such as ordinary combustible industrial waste and fuels from biomass, is characterized in that the fuel is burned in a fluidized bed reactor , by setting the initial combustion conditions so as to ensure autothermal combustion, at a set temperature of at least 850 C, the solid fuel and the gaseous effluents being maintained at this temperature for at least 2 seconds, for a fuel which is the wettest fuel that can be used, the fuel flow is then adjusted so as to keep the oxygen content of the fumes constant and the temperature of the fluidized bed is maintained at the set value by injecting a make-up in the fluidized bed when the temperature of the bed tends to deviate from the set temperature.

L'invention a également pour objet une installation de production de chaleur par combustion de combustibles à faible pouvoir calorifique, comportant un réacteur à lit fluidisé formé au-dessus d'une grille de fluidisation, un circuit d'alimentation en air de fluidisation sous pression introduit dans le réacteur, en dessous de la grille de fluidisation et traversant cette grille de bas en haut pour la formation du lit fluidisé, un dispositif d'alimentation en combustible solide de granulométrie adaptée, débouchant dans le réacteur au-dessus de la grille de fluidisation et un régulateur du débit de combustible, caractérisée en ce que le régulateur du débit de combustible est relié à un capteur détectant la teneur en oxygène des fumées produites et en ce qu'elle comporte un dispositif d'injection d'un fluide d'appoint dans le lit fluidisé, ce dispositif comportant une canalisation reliée à au moins une source de fluide d'appoint et débouchant dans le réacteur au niveau de la grille de fluidisation ou dans le lit fluidisé, une vanne de régulation du débit de fluide d'appoint, branchée sur la canalisation, un régulateur commandant la vanne et un capteur de température détectant la température du lit fluidisé et relié au régulateur de manière à faire varier le débit du fluide d'appoint, par l'intermédiaire de la vanne, en fonction de la variation de la température du lit fluidisé. The invention also relates to an installation for producing heat by combustion of fuels with low calorific value, comprising a fluidized bed reactor formed above a fluidization grid, a circuit for supplying pressurized fluidization air. introduced into the reactor, below the fluidization grid and passing through this grid from bottom to top for the formation of the fluidized bed, a device for supplying solid fuel of suitable particle size, opening into the reactor above the grid fluidization and a fuel flow regulator, characterized in that the fuel flow regulator is connected to a sensor detecting the oxygen content of the fumes produced and in that it comprises a device for injecting a fluid make-up in the fluidized bed, this device comprising a pipe connected to at least one source of make-up fluid and opening into the reactor at level of the fluidization grid or in the fluidized bed, a valve for regulating the make-up fluid flow rate, connected to the pipe, a regulator controlling the valve and a temperature sensor detecting the temperature of the fluidized bed and connected to the regulator so as to vary the flow rate of the make-up fluid, via the valve, as a function of the variation in the temperature of the fluidized bed.

Le fluide d'appoint injecté dans le lit fluidisé peut être de l'eau, ou encore un fluide endothermique qui peut être soit un combustible liquide à faible pouvoir calorifique, tel que, par exemple, une boue provenant d'une station d'épuration, soit l'effluent liquide résultant du traitement des fumées produites par lavage. Si cet effluent liquide est faiblement calorifique, l'énergie qu'il contient est récupérée par sa combustion dans le foyer. Dans les deux cas précédents, les composés en suspension ou ceux dissous sont piégés partiellement par les solides constituant le lit et évacués avec les mâchefers. The make-up fluid injected into the fluidized bed can be water, or else an endothermic fluid which can be either a liquid fuel with low calorific value, such as, for example, a sludge coming from a treatment plant. , or the liquid effluent resulting from the treatment of the fumes produced by washing. If this liquid effluent is low in heat, the energy it contains is recovered by its combustion in the hearth. In the two preceding cases, the suspended or dissolved compounds are partially trapped by the solids constituting the bed and evacuated with clinkers.

Le fluide d'appoint peut être constitué par un fluide exothermique, tel qu'un gaz ou un liquide, lorsqu'il se révèle nécessaire de compenser une baisse de la température du lit. The make-up fluid may consist of an exothermic fluid, such as a gas or a liquid, when it proves necessary to compensate for a drop in the temperature of the bed.

Le procédé et l'installation suivant la présente invention présentent plusieurs avantages. The method and the installation according to the present invention have several advantages.

En premier lieu, le procédé est indépendant du degré d'humidité du combustible donc de la saison d'utilisation et des conditions environnantes. Par ailleurs, le flux thermique fourni par le réacteur à lit fluidisé est constant et le rendement de l'installation est constant quelle que soit la qualité du combustible introduit dans le réacteur. La vitesse de fluidisation et par conséquent le débit d'air de fluidisation et l'excès d'air sont également constants, de même que le temps de séjour des fumées à la température fixée par la réglementation avant leur rejet à l'atmosphère. En ce qui concerne la récupération de l'énergie, les échangeurs se trouvant dans le réacteur fonctionnent d'une manière optimale quelle que soit la qualité du combustible, du fait qu'ils sont balayés par un flux thermique constant. La réponse aux variations de la qualité du combustible utilisé est rapide parce que le réglage du débit du fluide d'appoint est aisé et qu'une variation de ce débit entraîne une variation immédiate de la température du foyer. Enfin, la régulation du fonctionnement de l'ensemble de l'installation est particulièrement aisée. First of all, the process is independent of the humidity level of the fuel, therefore of the season of use and the surrounding conditions. Furthermore, the heat flux supplied by the fluidized bed reactor is constant and the efficiency of the installation is constant whatever the quality of the fuel introduced into the reactor. The fluidization speed and consequently the fluidization air flow and the excess air are also constant, as is the residence time of the fumes at the temperature fixed by the regulations before their rejection to the atmosphere. Regarding energy recovery, the exchangers in the reactor work optimally regardless of the quality of the fuel, because they are swept by a constant heat flow. The response to variations in the quality of the fuel used is rapid because the adjustment of the make-up fluid flow rate is easy and a variation of this flow rate causes an immediate change in the temperature of the hearth. Finally, the regulation of the operation of the entire installation is particularly easy.

On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels
La figure 1 est un schéma d'une installation de production de chaleur mettant en oeuvre le procédé suivant la présente invention.Various embodiments of the present invention will be described below, by way of non-limiting examples, with reference to the appended drawings in which
FIG. 1 is a diagram of a heat production installation implementing the method according to the present invention.

La figure 2 est une vue en coupe verticale partielle d'une forme d'exécution de la grille de fluidisation du réacteur à lit fiuidisé de l'installation. Figure 2 is a partial vertical sectional view of an embodiment of the fluidization grid of the fluidized bed reactor of the installation.

La figure 3 est une vue en coupe verticale d'une buse de distribution de l'air de fluidisation et du fluide d'appoint faisant partie de la grille de fluidisation. Figure 3 is a vertical sectional view of a nozzle for distributing the fluidizing air and the make-up fluid forming part of the fluidizing grid.

La figure 4 est une vue en coupe horizontale faite suivant la ligne IV-IV de la figure 3. FIG. 4 is a view in horizontal section taken along line IV-IV of FIG. 3.

La figure 5 est une vue en coupe verticale d'une variante d'exécution d'une buse de distribution d'air de fluidisation et d'introduction du fluide d'appoint. Figure 5 is a vertical sectional view of an alternative embodiment of a fluidizing air distribution nozzle and introduction of makeup fluid.

L'installation de production de chaleur qui est représentée sur la figure 1 comporte un réacteur à lit fluidisé 1 dans la partie inférieure duquel s'étend une grille de fluidisation horizontale 2 délimitant en dessous d'elle un compartiment 3 d'entrée de l'air de fluidisation. Cet air de fluidisation est introduit dans le compartiment 3 par une canalisation 4 reliée à un ventilateur 5 qui fournit également, par une canalisation 6, de l'air dans la chambre de combustion du réacteur 1 se trouvant au-dessus de la grille de fluidisation 2 et dans laquelle se trouvent des échangeurs de chaleur non représentés. Cette grille supporte, de la manière classique, un lit fluidisé 7 qui est constitué de particules solides, par exemple de sable, qui sont soulevées de la grille 2 lors du passage de l'air de fluidisation vers le haut à travers les ouvertures de la grille 2. The heat production installation which is represented in FIG. 1 comprises a fluidized bed reactor 1 in the lower part of which extends a horizontal fluidization grid 2 delimiting below it an inlet compartment 3 of the fluidizing air. This fluidizing air is introduced into compartment 3 by a pipe 4 connected to a fan 5 which also supplies, by a pipe 6, air in the combustion chamber of the reactor 1 located above the fluidization grid. 2 and in which there are heat exchangers not shown. This grid supports, in the conventional manner, a fluidized bed 7 which consists of solid particles, for example of sand, which are lifted from the grid 2 during the passage of the fluidizing air upward through the openings of the grid 2.

L'installation suivant la présente invention comporte également un dispositif 8 d'alimentation en combustible à faible pouvoir calorifique, ce combustible pouvant être constitué par un déchet industriel banal ou encore par un combustible provenant de la biomasse. Le combustible utilisé se présente naturellement sous la forme de particules ou grains de dimension adaptée pour pouvoir s'intégrer aisément dans le lit fluidisé 7 et y être brûlé. Le débit du combustible fourni au réacteur 1 est déterminé par un régulateur 9 qui agit sur le dispositif d'alimentation en combustible 8 et qui est commandé par un capteur 11 placé dans la partie supérieure du réacteur 1 pour détecter la teneur en oxygène des fumées. The installation according to the present invention also comprises a device 8 for supplying fuel with low calorific value, this fuel being able to consist of ordinary industrial waste or else of fuel coming from biomass. The fuel used is naturally in the form of particles or grains of suitable size to be able to integrate easily into the fluidized bed 7 and be burned there. The flow rate of the fuel supplied to the reactor 1 is determined by a regulator 9 which acts on the fuel supply device 8 and which is controlled by a sensor 11 placed in the upper part of the reactor 1 to detect the oxygen content of the flue gases.

L'installation suivant la présente invention est également pourvue de moyens qui permettent d'injecter dans le foyer du réacteur 1, c'est-à-dire dans la zone du lit fluidisé 7, un fluide d'appoint pour contrôler la température du lit fluidisé 7. Ce fluide d'appoint est fourni par une canalisation 12 qui débouche dans le réacteur 1, au niveau de la grille de fluidisation 2 ou directement dans le lit fluidisé 7, par l'intermédiaire d'une vanne 13 commandée par un régulateur 14 commandant le débit du fluide d'appoint. Ce régulateur 14 est connecté à un capteur de température 15 logé dans le lit fluidisé 7 pour détecter la température de ce lit. The installation according to the present invention is also provided with means which make it possible to inject into the hearth of the reactor 1, that is to say into the region of the fluidized bed 7, a make-up fluid for controlling the temperature of the bed fluidized 7. This make-up fluid is supplied by a pipe 12 which opens into the reactor 1, at the level of the fluidization grid 2 or directly into the fluidized bed 7, via a valve 13 controlled by a regulator 14 controlling the flow of make-up fluid. This regulator 14 is connected to a temperature sensor 15 housed in the fluidized bed 7 to detect the temperature of this bed.

Sur la figure 1 sont représentées plusieurs sources susceptibles de fournir le fluide d'appoint. Ce fluide d'appoint peut être soit de l'eau fournie par une source 16, soit un agent endothermique qui peut être un combustible liquide à très bas pouvoir calorifique, tel que, par exemple, une boue de station d'épuration, fournie par une source 17, soit encore un agent exothermique tel qu'un gaz ou un liquide fourni par une source 18. Le fluide d'appoint peut être aussi constitué par l'effluent liquide résultant du traitement des fumées par lavage. Sur la figure 1 est représenté schématiquement un appareil 19 de lavage des fumées à la partie inférieure duquel est recueilli l'effluent de lavage 21 qui peut être dirigé soit vers la canalisation 12 d'alimentation en fluide d'appoint soit vers une autre installation de traitement ou de valorisation. In Figure 1 are shown several sources capable of supplying the make-up fluid. This make-up fluid can either be water supplied by a source 16, or an endothermic agent which can be a liquid fuel with very low calorific value, such as, for example, a sludge from a purification station, supplied by a source 17, or even an exothermic agent such as a gas or a liquid supplied by a source 18. The makeup fluid can also be constituted by the liquid effluent resulting from the treatment of the fumes by washing. In Figure 1 is shown schematically an apparatus 19 for washing the fumes at the bottom of which is collected the washing effluent 21 which can be directed either to the line 12 for supplying make-up fluid or to another installation for treatment or recovery.

Les composés en suspension ou dissous se trouvant dans le combustible liquide à faible pouvoir calorifique, tel qu'une boue de station d'épuration, fourni par la source 17 ou dans l'effluent de lavage 21, sont piégés par les particules solides constituant le lit fluidisé 7 et évacués avec les mâchefers. The suspended or dissolved compounds present in the liquid fuel with low calorific value, such as a sludge from a purification station, supplied by the source 17 or in the washing effluent 21, are trapped by the solid particles constituting the fluidized bed 7 and evacuated with bottom ash.

Le procédé et l'installation suivant la présente invention tiennent compte des variations de la qualité du combustible introduit dans le réacteur 1 et ils assurent une autorégulation instantanée du fonctionnement. En effet, les combustibles à faible pouvoir calorifique qui sont utilisés, à savoir les déchets industriels banals combustibles et les combustibles provenant de la biomasse, présentent un taux d'humidité très variable et une telle variation du taux d'humidité entraîne une perturbation des performances de l'installation en matière de rendement énergétique et de temps de séjour des gaz dans le foyer. Par exemple, une augmentation du taux d'humidité du combustible entraîne une baisse de la température du foyer d'où la nécessité de recourir à un combustible d'appoint et si la température ne peut pas être maintenue à sa valeur de consigne, le temps de séjour des gaz à la température de consigne se trouve réduit d'où également la nécessité de recourir à un combustible d'appoint pour respecter ce temps de séjour. Pour résoudre ce problème il est prévu, suivant la présente invention, de régler les conditions initiales de la combustion, dans le réacteur 1, de manière à assurer une combustion autothermique, c'est-à-dire s'entretenant d'elle-même, à une température de consigne d'au moins 850"C, pendant un temps de séjour ou de maintien du combustible solide et des effluents gazeux à cette température d'au moins 2 secondes, pour un combustible de référence qui est le combustible le plus humide devant être utilisé. Si les caractéristiques du combustible (teneur en humidité, caractère plus ou moins cendreux) viennent à varier, les régulateurs 9 et 14 interviennent pour compenser ces variations et maintenir constante la température du lit fluidisé 7. The method and the installation according to the present invention take into account variations in the quality of the fuel introduced into the reactor 1 and they ensure instantaneous self-regulation of the operation. Indeed, the fuels with low calorific value which are used, namely the ordinary combustible industrial waste and the fuels coming from biomass, present a very variable humidity rate and such a variation of the humidity rate causes a disturbance of performances installation in terms of energy efficiency and gas residence time in the home. For example, an increase in the humidity of the fuel results in a drop in the temperature of the hearth, hence the need for additional fuel and if the temperature cannot be maintained at its set value, the time gas stay at the set temperature is reduced hence also the need to use an additional fuel to meet this residence time. To solve this problem, it is planned, according to the present invention, to regulate the initial conditions of combustion, in the reactor 1, so as to ensure an autothermal combustion, that is to say maintaining itself , at a set temperature of at least 850 "C, during a time of residence or maintenance of solid fuel and gaseous effluents at this temperature of at least 2 seconds, for a reference fuel which is the most If the characteristics of the fuel (moisture content, more or less ashy character) vary, regulators 9 and 14 intervene to compensate for these variations and keep the temperature of the fluidized bed 7 constant.

Plus particulièrement, si le taux d'humidité diminue par rapport à celui du combustible de référence, la teneur en oxygène des fumées tend à diminuer et cette diminution est détectée par le capteur 11 de la teneur en oxygène. Ce capteur agit sur le régulateur 9 qui réduit alors le débit de combustible pour maintenir constante la teneur en oxygène des fumées. Parallèlement, la température du lit fluidisé 7 tend à augmenter. Cette augmentation de température qui est détectée par le capteur 15, est transmise au régulateur 14 qui agit sur la vanne 13 pour introduire le fluide d'appoint, tel que de l'eau ou un combustible endothermique, dans le lit fluidisé 7, afin d'abaisser la température de ce lit pour la maintenir constante. More particularly, if the humidity rate decreases relative to that of the reference fuel, the oxygen content of the fumes tends to decrease and this reduction is detected by the sensor 11 of the oxygen content. This sensor acts on the regulator 9 which then reduces the fuel flow rate to keep the oxygen content of the fumes constant. At the same time, the temperature of the fluidized bed 7 tends to increase. This increase in temperature, which is detected by the sensor 15, is transmitted to the regulator 14 which acts on the valve 13 to introduce the make-up fluid, such as water or an endothermic fuel, into the fluidized bed 7, in order to d lower the temperature of this bed to keep it constant.

Si le combustible utilisé vient à être plus cendreux que le combustible de référence, la teneur en oxygène des fumees tend à augmenter. Cette augmentation de teneur est, là encore, détectée par le capteur 11 qui agit sur le régulateur 9 pour autoriser, dans ce cas, un débit de combustible plus important. Cette augmentation de débit du combustible compense la baisse de température du lit fluidisé qui résulte normalement de l'utilisation d'un combustible plus cendreux. If the fuel used becomes more ashy than the reference fuel, the oxygen content of the smoke tends to increase. This increase in content is, again, detected by the sensor 11 which acts on the regulator 9 to allow, in this case, a higher fuel flow. This increase in fuel flow compensates for the drop in temperature of the fluidized bed which normally results from the use of a more ashy fuel.

Dans le cas contraire, c'est-à-dire si le combustible utilisé vient à être moins cendreux que le combustible de référence, la teneur en oxygène des fumées diminue et cette diminution de la teneur en oxygène, transmise au régulateur 9, provoque une réduction du débit de combustible assurant une compensation de la hausse de température du lit fluidisé du fait d'un combustible moins cendreux.Otherwise, that is to say if the fuel used becomes less ashy than the reference fuel, the oxygen content of the fumes decreases and this reduction in the oxygen content, transmitted to regulator 9, causes a reduction in fuel flow ensuring compensation for the rise in temperature of the fluidized bed due to a less ashy fuel.

L'installation suivant la présente invention peut comporter également, ainsi qu'il est connu dans la technique antérieure, des échangeurs de chaleur qui sont plus ou moins immergés dans le lit fluidisé 7 ou à immersion variable dans ce lit, par la variation de la hauteur du lit fluidisé ou par un système mécanique agissant sur la position des échangeurs dans le lit fluidisé, afin de régler la température du lit fluidisé 7. The installation according to the present invention may also include, as is known in the prior art, heat exchangers which are more or less immersed in the fluidized bed 7 or with variable immersion in this bed, by varying the height of the fluidized bed or by a mechanical system acting on the position of the exchangers in the fluidized bed, in order to regulate the temperature of the fluidized bed 7.

On décrira maintenant d'une façon plus détaillée, en référence aux figures 2 à 5, diverses formes d'exécution de la grille de fluidisation 2 adaptée pour la mise en oeuvre du procédé suivant la présente invention. A more detailed description will now be given, with reference to FIGS. 2 to 5, of various embodiments of the fluidization grid 2 adapted for implementing the method according to the present invention.

La technique de combustion en lit fluidisé dense 7 en particulier suppose une bonne répartition de l'air sous la grille afin de mettre l'ensemble de la masse des particules solides constituant le lit 7 en suspension dans l'air. Les matériaux constituant la grille de fluidisation 2 doivent être en mesure de tenir à la température élevée qui règne dans le foyer. Ces matériaux sont en général soit des composés réfractaires (pièces de forme ou béton réfractaire, acier réfractaire, etc...) si la grille n'est pas refroidie, soit des aciers plus courants si la grille est refroidie. Dans ce dernier cas, cela suppose que les caractéristiques du combustible varient relativement peu autour d'une valeur moyenne, ce qui est rarement le cas lors de la combustion de combustibles provenant de la biomasse. Pour ces derniers combustibles, il importe de dimensionner la grille de fluidisation 2 pour une composition de la biomasse correspondant aux caractéristiques le plus souvent rencontrées. The combustion technique in dense fluidized bed 7 in particular presupposes a good distribution of the air under the grate in order to put the whole mass of the solid particles constituting the bed 7 in suspension in the air. The materials constituting the fluidization grid 2 must be able to withstand the high temperature prevailing in the hearth. These materials are generally either refractory compounds (shaped parts or refractory concrete, refractory steel, etc.) if the grid is not cooled, or more common steels if the grid is cooled. In the latter case, this assumes that the fuel characteristics vary relatively little around an average value, which is rarely the case when burning fuels from biomass. For these latter fuels, it is important to size the fluidization grid 2 for a composition of the biomass corresponding to the characteristics most often encountered.

Lorsque le pouvoir calorifique du combustible provenant de la biomasse vient à varier brutalement, il faut, selon le cas, soit injecter un combustible d'appoint, dans le cas d'une biomasse plus humide et/ou plus cendreuse, soit tolérer un excès d'air plus important ou un arrosage du combustible, dans le cas d'une biomasse plus sèche et/ou moins cendreuse. Cela suppose des circuits d'amenée des fluides indépendants associés à un système de régulation complexe. La grille de fluidisation représentée sur les figures 2 à 5 permet de s'affranchir de ces contraintes.When the calorific value of the fuel coming from the biomass comes to vary suddenly, it is necessary, as the case may be, to inject an additional fuel, in the case of a wetter and / or more ashy biomass, or to tolerate an excess of more air or fuel spraying, in the case of drier and / or less ashy biomass. This presupposes independent fluid supply circuits associated with a complex regulation system. The fluidization grid shown in Figures 2 to 5 overcomes these constraints.

Comme on peut le voir sur la figure 2, la grille de fluidisation 2 est constituée d'un ensemble de buses de distribution d'air principales 22 comportant chacune un conduit vertical 23 délimité par une paroi latérale verticale 24, cylindrique ou prismatique, coiffée à son extrémité supérieure par un chapeau horizontal 25 qui est distant de l'extrémité supérieure de la paroi 24 en délimitant entre eux des orifices radiaux 26. L'air de fluidisation provenant du compartiment inférieur 3 s'écoule verticalement vers le haut dans chaque conduit 23, il est dévié horizontalement et radialement par chaque chapeau horizontal 25 et il s'écoule de nouveau verticalement vers le haut, dans chaque intervalle 27 entre les chapeaux 25 voisins, pour pénétrer dans le lit fluidisé 7. Les buses de distribution d'air principales 22 sont réparties de manière à permettre une fluidisation homogène de l'ensemble du lit 7 sur toute la surface du foyer. Aux buses principales 22 sont associés des injecteurs secondaires 28 qui s'étendent verticalement dans chaque conduit 23, le long de sa paroi latérale 24, et ces injecteurs secondaires 28 sont reliés, par l'intermédiaire de la vanne 13 et de la canalisation 12, à l'une quelconque des sources de fluide d'appoint représentées sur la figure 1. As can be seen in FIG. 2, the fluidization grid 2 consists of a set of main air distribution nozzles 22 each comprising a vertical duct 23 delimited by a vertical side wall 24, cylindrical or prismatic, capped at its upper end by a horizontal cap 25 which is distant from the upper end of the wall 24 by delimiting between them radial orifices 26. The fluidizing air coming from the lower compartment 3 flows vertically upwards in each conduit 23 , it is deflected horizontally and radially by each horizontal cap 25 and it again flows vertically upwards, in each interval 27 between the neighboring caps 25, to enter the fluidized bed 7. The main air distribution nozzles 22 are distributed so as to allow a homogeneous fluidization of the entire bed 7 over the entire surface of the hearth. The main nozzles 22 are associated with secondary injectors 28 which extend vertically in each conduit 23, along its side wall 24, and these secondary injectors 28 are connected, by means of the valve 13 and the pipe 12, to any of the make-up fluid sources shown in Figure 1.

Dans la forme d'exécution représentée sur les figures 2 à 4, l'orifice d'injection 28a de chaque injecteur secondaire 28 est situé à l'endroit de l'extrémité supérieure du conduit 23 de passage de l'air de fluidisation et de l'extrémité interne d'un orifice radial 26 débouchant dans le lit fluidisé 7. Le fluide d'appoint sortant de l'orifice 28a, situé à l'extrémité supérieure de chaque injecteur secondaire 28, est ainsi entraîné dans le lit fluidisé 7 par le courant d'air de fluidisation horizontal. Dans le cas de l'utilisation, en tant que fluide d'appoint, d'un fluide liquide ou d'une boue en suspension dans l'eau, la buse de distribution principale 22 décrite précédemment présente l'avantage de ne pas nécessiter un pulvérisateur particulier. En effet, la vitesse de l'air de fluidisation s'écoulant en regard de l'orifice de sortie 28a de chaque injecteur secondaire 28 est suffisante pour provoquer un "éclatement" du fluide d'appoint et un entraînement des gouttelettes formées. In the embodiment shown in Figures 2 to 4, the injection orifice 28a of each secondary injector 28 is located at the location of the upper end of the conduit 23 for passage of the fluidizing air and the internal end of a radial orifice 26 opening into the fluidized bed 7. The make-up fluid leaving the orifice 28a, located at the upper end of each secondary injector 28, is thus entrained in the fluidized bed 7 by the horizontal fluidizing air stream. In the case of the use, as make-up fluid, of a liquid fluid or of a mud suspended in water, the main distribution nozzle 22 described above has the advantage of not requiring a special sprayer. Indeed, the speed of the fluidizing air flowing opposite the outlet orifice 28a of each secondary injector 28 is sufficient to cause a "burst" of the make-up fluid and a entrainment of the droplets formed.

Suivant une variante, chaque buse de distribution principale 22 peut être équipée de plusieurs injecteurs secondaires 28 qui sont respectivement reliés à des circuits d'alimentation en fluides d'appoints différents, ce qui permet d'injecter dans l'air de fluid:sation différents fluides d'appoint suivant les besoins. According to a variant, each main distribution nozzle 22 can be equipped with several secondary injectors 28 which are respectively connected to circuits for supplying fluids with different additions, which makes it possible to inject different fluids into the air: make-up fluids as required.

Suivant une autre variante, chaque buse de distribution principale 22 peut ne comporter qu'un seul injecteur secondaire 28 relié à un circuit d'alimentation en fluide d'appoint équipé d'un dispositif de régulation permettant de passer d'un fluide d'appoint à un autre suivant l'évolution de la qualité du combustible provenant de la biomasse utilisé. According to another variant, each main distribution nozzle 22 may comprise only a single secondary injector 28 connected to a make-up fluid supply circuit equipped with a regulation device making it possible to pass a make-up fluid to another according to the evolution of the quality of the fuel coming from the biomass used.

Lors de l'arrêt de l'installation ou pendant un arret thermostatique ou encore avec le redémarrage de l'installation, il est préférence de balayer le circuit de fluide d'appoint aboutissant aux injecteurs secondaires 28 par de l'air afin d'éviter tout risque d'incident par suite d'une accumulation de gaz dans le foyer. When the installation is stopped or during a thermostatic shutdown or when the installation is restarted, it is preferably to sweep the make-up fluid circuit leading to the secondary injectors 28 with air in order to avoid any risk of an incident due to an accumulation of gas in the fireplace.

Dans la variation d'exécution représentée sur la figure 5, chaque injecteur secondaire 28 est fermé à son extrémité supérieure et l'orifice 28a d'injection du fluide d'appoint est prévu dans la partie inférieure de l'injecteur secondaire 28 de manière que le fluide d'appoint soit injecté dans la zone où l'air de fluidisation pénètre dans le conduit central 23. In the variant shown in FIG. 5, each secondary injector 28 is closed at its upper end and the orifice 28a for injecting the make-up fluid is provided in the lower part of the secondary injector 28 so that the make-up fluid is injected into the area where the fluidizing air enters the central duct 23.

La grille de fluidisation 2 dont des formes d'exécution non limitatives ont été décrites précédemment en référence aux figures 2 à 5, présente plusieurs avantages. Elle est capable de brûler des combustibles divers et variés, seuls ou en mélange ; au démarrage, elle permet d'assurer un soutien thermique pour la mise en température du lit fluidisé, en portant la masse de particules inertes, constituant le lit, de la température d'auto-allumage du combustible d'appoint jusqu'à la température de consigne de sorte que la puissance du brûleur de démarrage s'en trouve réduite et, à l'arrêt, elle permet d'achever la combustion des parties organiques qui se trouvent dans le lit fluidisé 7 et en évitant ainsi les risques de prise en masse du lit et les combustions incomplètes et incontrôlées qui peuvent entraîner des risques d'explosion au redémarrage de l'installation. The fluidization grid 2, of which non-limiting embodiments have been described previously with reference to FIGS. 2 to 5, has several advantages. It is capable of burning various and varied fuels, alone or in mixture; at start-up, it provides thermal support for warming up the fluidized bed, by bringing the mass of inert particles constituting the bed, from the self-ignition temperature of the make-up fuel to the temperature setpoint so that the power of the start-up burner is reduced and, when stopped, it makes it possible to complete the combustion of the organic parts which are in the fluidized bed 7 and thus avoiding the risks of setting in mass of the bed and incomplete and uncontrolled combustions which can cause risks of explosion when the system is restarted.

Claims

1. A method of producing heat from fuels with low calorific value, such as ordinary combustible industrial waste and fuels from biomass, is characterized in that the fuel is burned in a fluidized bed reactor (1) (7), by setting the initial combustion conditions so as to ensure autothermal combustion, at a set temperature of at least 850 "C, the solid fuel and the gaseous effluents being maintained at this temperature for at least 2 seconds , for a reference fuel which is the wettest fuel that can be used, the fuel flow is then adjusted so as to keep the oxygen content of the fumes constant and the temperature of the fluidized bed (7) is maintained at the value of setpoint by injecting a make-up fluid into the fluidized bed when the temperature of the bed tends to deviate from the setpoint temperature.

2. Method according to claim 1 characterized in that, if the temperature of the fluidized bed (7) tends to increase, an endothermic fluid is injected into this bed, as an auxiliary fluid, while if the temperature tends to decrease , a gaseous or liquid exothermic fluid is injected into the bed.

3. Method according to claim 2 characterized in that one injects, as endothermic fluid, water, a low combustible liquid effluent, a fuel with very low calorific value such as a sludge from a purification station or another liquid effluent resulting from the treatment by washing of the fumes produced.

4. Method according to any one of claims 1 to 3 characterized in that one injects into the fluidized bed (7), a make-up fluid selected from several make-up fluids of different natures.

5. Installation for producing heat by combustion of fuels with low calorific value, comprising a reactor (1) with a fluidized bed (7) formed above a fluidization grid (2), a circuit (4,6) d supply of pressurized fluidizing air introduced into the reactor, below the fluidization grid (2) and passing through this grid from bottom to top for the formation of the fluidized bed (7), a device for supplying solid fuel of suitable particle size, opening into the reactor (1) above the fluidization grid (2) and a fuel flow regulator (9), characterized in that the fuel flow regulator (9) is connected to a sensor (11 ) detecting the oxygen content of the fumes produced and in that it comprises a device for injecting a make-up fluid into the fluidized bed (7), this device comprising a pipe (12) connected to at least one source (16,17,18,19) make-up fluid and opening into the reactor (1) at the level of the fluidization grid (2) or into the fluidized bed (7), a valve (13) for regulating the makeup fluid flow rate, connected to the pipeline (12), a regulator (14) controlling the valve (13) and a temperature sensor (15) detecting the temperature of the fluidized bed (7) and connected to the regulator (14) so as to vary the flow rate of the make-up fluid, by the intermediate of the valve (13), depending on the variation of the temperature of the fluidized bed (7).

6. Installation according to claim 5 wherein the fluidization grid (2) comprises a plurality of main air distribution nozzles (22), extending vertically, each comprising a central duct (23) traversed by an ascending current d fluidizing air which is then diverted horizontally before entering the fluidized bed (7), characterized in that each main air distribution nozzle (22) comprises at least one secondary injector (28) connected to a source of fluid make-up (16-19) for injecting make-up fluid into the fluidizing air stream before it enters the fluidized bed (7).

7. Installation according to claim 6 characterized in that the secondary injector (28) has an injection orifice (28a) which is located at the upper end of the injector (28) where the current d he vertical fluidizing air is diverted horizontally before entering the fluidized bed (7).

8. Installation according to claim 6 characterized in that the secondary injector (28) has an injection orifice (28a) which is located on the side wall of the vertical secondary injector (28) and which is directed towards the center from the main nozzle (22) so as to inject the make-up fluid perpendicular to the stream of vertical fluidizing air.

9. Installation according to any one of claims 6 to 8 characterized in that each main air distribution nozzle (22) comprises several secondary injectors (28) which are connected respectively to the various sources of make-up fluid (16- 19) in order to be able to selectively inject, into the fluidizing air, a makeup fluid from among several makeup fluids of different natures.