FR3006035A1

FR3006035A1 - DEVICE FOR PRODUCING HEAT FROM SOLID BIOMASS

Info

Publication number: FR3006035A1
Application number: FR1354627A
Authority: FR
Inventors: Jean-Paul Gautreau
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2014-11-28
Anticipated expiration: 2033-05-23
Also published as: FR3006035B1

Abstract

L'objet de l'invention est un dispositif de production de la chaleur à partir de biomasse solide comprenant une chambre de réduction (14) avec une alimentation en biomasse solide et au moins un conduit (18) d'échappement de gaz réduits, une chambre d'oxydation (16) avec au moins une alimentation (20) en gaz réduits reliée au conduit (18) d'échappement de la chambre de réduction (14), au moins une alimentation en comburant (26), au moins un conduit (30) d'échappement des fumées issues de l'oxydation des gaz réduits et un échangeur (31) dans lequel circule un fluide caloporteur, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (32) pour comprimer le comburant préalablement à son introduction dans la chambre d'oxydation (16) de manière à générer une combustion scindée pressurisée à haute température.The object of the invention is a device for producing heat from solid biomass comprising a reduction chamber (14) with a solid biomass supply and at least one reduced gas exhaust duct (18), a an oxidation chamber (16) with at least one reduced gas supply (20) connected to the exhaust duct (18) of the reduction chamber (14), at least one oxidizer supply (26), at least one duct (30) exhaust fumes from the oxidation of reduced gases and an exchanger (31) in which circulates a coolant, characterized in that it comprises means (32) for compressing the oxidant prior to its introduction into the oxidation chamber (16) so as to generate a pressurized split combustion at high temperature.

Description

DISPOSITIF DE PRODUCTION DE CHALEUR A PARTIR DE BIOMASSE SOLIDE La présente invention se rapporte à un dispositif de production de chaleur à partir de biomasse solide. Selon un mode de réalisation, un dispositif de production de la chaleur comprend une chambre de combustion dans laquelle on réalise une combustion d'un 5 combustible avec un comburant. Généralement, le comburant est de l'air à pression ambiante. Le combustible peut être de différentes natures. L'invention se rapporte plus particulièrement à un combustible solide, et notamment à de la biomasse solide. Pour la suite, le terme biomasse signifie l'ensemble des matières organiques. 10 Les gaz chauds issus de la combustion sont transférés par convection dans un échangeur qui assure le transfert de chaleur par conduction des gaz chauds à un fluide caloporteur comme de l'eau par exemple. Les gaz chauds sont généralement des fumées qui sont rejetées après filtration dans l'atmosphère. 15 bans le domaine de la biomasse, on connait également les gazogènes visant à transformer la biomasse solide en gaz. Ainsi, dans un gazogène, la biomasse solide est soumise à une phase de réduction visant à provoquer une combustion incomplète de la biomasse solide, en contrôlant l'alimentation en air du foyer, de manière à produire des gaz combustibles tels que le monoxyde de carbone, du 20 dihydrogène ou du méthane. Par la suite, les gaz combustibles sont brûlés dans une chambre de combustion pour produire de l'énergie sous forme de chaleur.The present invention relates to a device for producing heat from solid biomass. According to one embodiment, a heat generating device comprises a combustion chamber in which combustion of a fuel with an oxidant is carried out. Generally, the oxidant is air at ambient pressure. The fuel can be of different natures. The invention relates more particularly to a solid fuel, and in particular to solid biomass. For the future, the term biomass means all organic matter. The hot gases resulting from the combustion are transferred by convection into an exchanger which ensures the transfer of heat by conduction of the hot gases to a coolant such as water for example. Hot gases are generally fumes that are released after filtration in the atmosphere. In the field of biomass, gasifiers are also known for converting solid biomass into gas. Thus, in a gasifier, the solid biomass is subjected to a reduction phase aimed at causing an incomplete combustion of the solid biomass, by controlling the furnace air supply, so as to produce combustible gases such as carbon monoxide , dihydrogen or methane. Subsequently, the combustible gases are burned in a combustion chamber to produce energy in the form of heat.

La présente invention vise à améliorer le rendement thermique des solutions existantes. Ainsi, l'invention a pour objet un dispositif de production de la chaleur à partir de biomasse solide comprenant une chambre de réduction avec une alimentation 5 en biomasse solide et au moins un conduit d'échappement de gaz réduits, une chambre d'oxydation avec au moins une alimentation en gaz réduits reliée au conduit d'échappement de la chambre de réduction, au moins une alimentation en comburant, au moins un conduit d'échappement des fumées issues de l'oxydation des gaz réduits et un échangeur dans lequel circule un fluide caloporteur, 10 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour comprimer le comburant préalablement à son introduction dans la chambre d'oxydation de manière à générer une combustion scindée pressurisée à haute température. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard 15 des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma illustrant un dispositif selon l'invention, - la figure 2 est un schéma illustrant une chambre d'oxydation selon un mode de réalisation de l'invention, et - la figure 3 est une coupe de la chambre d'oxydation de la figure 2. 20 Sur la figure 1, on a représenté un dispositif 10 de production de la chaleur à partir de biomasse. Il comprend une alimentation 12 en biomasse solide susceptible d'alimenter une chambre 14 de réduction et une chambre d'oxydation 16. Selon un point important de l'invention, la chambre 14 de réduction de la 25 biomasse est distincte de la chambre d'oxydation 16 de manière à obtenir une combustion scindée. La chambre 14 de réduction comprend au moins un conduit 18 d'échappement des gaz produits relié à au moins une alimentation 20 en combustible gazeux de la chambre d'oxydation.The present invention aims to improve the thermal efficiency of existing solutions. Thus, the subject of the invention is a device for producing heat from solid biomass comprising a reduction chamber with a solid biomass supply and at least one reduced gas exhaust duct, an oxidation chamber with at least one reduced gas supply connected to the exhaust duct of the reduction chamber, at least one oxidizer feed, at least one exhaust duct of the fumes resulting from the oxidation of the reduced gases and an exchanger in which circulates a heat transfer fluid, characterized in that it comprises means for compressing the oxidant prior to its introduction into the oxidation chamber so as to generate a split combustion pressurized at high temperature. Other features and advantages will emerge from the following description of the invention, a description given by way of example only, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagram illustrating a device according to the invention; FIG. 2 is a diagram illustrating an oxidation chamber according to one embodiment of the invention, and FIG. 3 is a section of the oxidation chamber of FIG. 2. FIG. shown a device 10 for producing heat from biomass. It comprises a feed 12 made of solid biomass capable of feeding a reduction chamber 14 and an oxidation chamber 16. According to an important point of the invention, the biomass reduction chamber 14 is distinct from the chamber of reduction. oxidation 16 so as to obtain a split combustion. The reduction chamber 14 comprises at least one gas exhaust duct 18 connected to at least one gaseous fuel supply of the oxidation chamber.

Ainsi, la biomasse subit au préalable une opération de réduction endothermique dans une enceinte spécifique (la chambre 14 de réduction) afin que les gaz réduits puissent être ensuite oxydés séparément lors d'une réaction exothermique à haute température de l'ordre de 1400°C au minimum dans une zone spécifique de la chambre d'oxydation 16. La chambre 14 de réduction comprend au moins une alimentation 22 en gaz pour produire la réduction de la biomasse. Avantageusement, la chambre 14 de réduction de la biomasse comprend des moyens pour épurer les gaz produits afin de retirer notamment les particules telles que les cendres. Selon un mode de réalisation, la chambre 14 de réduction se présente sous la forme élémentaire d'un gazogène. La chambre 14 de réduction comprend en partie inférieure une sole perforée, de préférence inclinée, permettant l'injection d'air réducteur dans la couche solide puis la récupération gravitaire des cendres formées par les produits inertes. De préférence, la chambre 14 de réduction comprend des moyens de séparation par centrifugation permettant de retirer les cendres volatiles des gaz. Selon un mode de réalisation, la chambre 14 de réduction comprend un cyclone. Ainsi les gaz produits sont épurés naturellement des substances volatiles éventuellement fusibles, avant de pénétrer dans la chambre d'oxydation. La réduction de la biomasse permet de libérer des gaz à relativement basse température, notamment en dessous de la température fusible des cendres. Ainsi, il est possible d'épurer les gaz, ce qui permet de les oxyder à haute température dans une chambre d'oxydation en limitant les risques d'encrassement. Selon un avantage procuré par l'invention, il est de la sorte possible d'utiliser de la biomasse de type agricole (déchets de végétaux, déchets viticoles ou autre).Thus, the biomass undergoes beforehand an endothermic reduction operation in a specific chamber (the reduction chamber 14) so that the reduced gases can then be separately oxidized during an exothermic reaction at high temperature of the order of 1400 ° C. at least in a specific zone of the oxidation chamber 16. The reduction chamber 14 comprises at least one gas supply 22 for producing the reduction of the biomass. Advantageously, the biomass reduction chamber 14 comprises means for purifying the gases produced in order, in particular, to remove particles such as ashes. According to one embodiment, the reduction chamber 14 is in the elemental form of a gasifier. The reduction chamber 14 comprises in the lower part a perforated floor, preferably inclined, for the injection of reducing air into the solid layer and the gravitational recovery of the ash formed by the inert products. Preferably, the reduction chamber 14 comprises centrifugal separation means for removing the volatile ash from the gases. According to one embodiment, the reduction chamber 14 comprises a cyclone. Thus the gases produced are naturally purified volatiles possibly fusible, before entering the oxidation chamber. The reduction of the biomass makes it possible to release gases at a relatively low temperature, in particular below the fusible temperature of the ashes. Thus, it is possible to purify the gases, which allows them to be oxidized at high temperature in an oxidation chamber by limiting the risk of fouling. According to an advantage provided by the invention, it is in this way possible to use biomass of agricultural type (plant waste, viticultural waste or other).

La chambre d'oxydation 16 comprend une première partie 24 avec au moins une alimentation 20 en gaz réduits et au moins une alimentation 26 en comburant et une seconde partie 28 avec au moins un conduit 30 d'échappement des fumées issues de l'oxydation à haute température des gaz réduits ainsi qu'au moins un échangeur 31 dans lequel circule un fluide caloporteur (eau ou autre). Selon une caractéristique importante de l'invention, l'oxydation des gaz réduits est réalisée sous pression, à savoir à une pression supérieure à la pression atmosphérique. Avantageusement, le taux de compression est supérieur à 2. De préférence, le taux de compression est compris entre 3 et 4. Cette caractéristique permet de réduire les surfaces d'échange. Ainsi, avec un taux de compression de l'ordre de 3, il est possible de diviser les surfaces d'échange par deux, ce qui permet de réduire la taille du dispositif. De préférence, le comburant est injecté dans la chambre d'oxydation 16 sous pression. A cet effet, le dispositif comprend des moyens de compression pour 15 comprimer le comburant. Selon un mode opératoire, le comburant est de l'air. Selon un mode de réalisation, un dispositif comprend un compresseur 32 dont l'entrée 34 est reliée à l'air libre et dont la sortie 36 est reliée à l'alimentation 26 en comburant de la chambre d'oxydation. 20 Avantageusement, le compresseur 32 est cinématiquement lié en rotation avec une turbine 38 entraînée en rotation par les fumées sortant de la chambre d'oxydation 16. Ainsi, l'énergie nécessaire pour comprimer le comburant est produite par les fumées sortant de la chambre d'oxydation, ce qui permet d'obtenir un système autonome. 25 De préférence, le dispositif comprend des moyens pour réguler la pression du comburant. A cet effet, un capteur de pression 40 est prévu au niveau d'un conduit acheminant le comburant vers l'alimentation 26 et un bypass 42 est prévu pour court-circuiter la turbine 38, ledit bypass 42 comprenant une vanne de régulation 44 pour permettre de réguler le débit des fumées passant à travers la turbine 38. Pour obtenir une régulation automatique, la vanne de régulation 44 est réglée sur une valeur de consigne et s'ouvre plus ou moins en comparant la pression mesurée par le capteur de pression 40 et la pression de consigne. Selon une autre particularité, le comburant est injecté dans la chambre d'oxydation avec un faible excès d'air tout en respectant une combustion complète du ou des combustibles. Cette caractéristique contribue à augmenter la température de combustion et donc les échanges thermiques par rayonnement.The oxidation chamber 16 comprises a first portion 24 with at least one reduced gas supply 20 and at least one supply 26 of oxidant and a second portion 28 with at least one exhaust pipe 30 of fumes resulting from the oxidation at high temperature reduced gases and at least one exchanger 31 in which circulates a heat transfer fluid (water or other). According to an important characteristic of the invention, the oxidation of the reduced gases is carried out under pressure, namely at a pressure greater than atmospheric pressure. Advantageously, the compression ratio is greater than 2. Preferably, the compression ratio is between 3 and 4. This characteristic makes it possible to reduce the exchange surfaces. Thus, with a compression ratio of the order of 3, it is possible to divide the exchange surfaces by two, which reduces the size of the device. Preferably, the oxidant is injected into the oxidation chamber 16 under pressure. For this purpose, the device comprises compression means for compressing the oxidant. According to one operating mode, the oxidizer is air. According to one embodiment, a device comprises a compressor 32 whose inlet 34 is connected to the open air and whose outlet 36 is connected to the supply 26 of the oxidation chamber oxidizer. Advantageously, the compressor 32 is kinematically connected in rotation with a turbine 38 driven in rotation by the fumes exiting the oxidation chamber 16. Thus, the energy required to compress the oxidant is produced by the fumes exiting the combustion chamber. oxidation, which makes it possible to obtain an autonomous system. Preferably, the device comprises means for regulating the oxidant pressure. For this purpose, a pressure sensor 40 is provided at a conduit carrying the oxidant to the supply 26 and a bypass 42 is provided for short-circuiting the turbine 38, said bypass 42 comprising a control valve 44 to allow to regulate the flow rate of fumes passing through the turbine 38. In order to obtain an automatic regulation, the regulation valve 44 is set to a setpoint value and opens more or less by comparing the pressure measured by the pressure sensor 40 and the set pressure. According to another feature, the oxidant is injected into the oxidation chamber with a small excess of air while respecting a complete combustion of the fuel or fuels. This characteristic contributes to increasing the combustion temperature and therefore the heat exchange by radiation.

Avantageusement, l'admission du comburant est faite de manière à obtenir un taux d'oxygène dans les fumées proche de 5%. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend des moyens pour préchauffer le comburant préalablement à son introduction dans la chambre d'oxydation 16. A cet effet, le dispositif comprend un échangeur 46 assurant un transfert thermique entre les fumées sortant de la chambre d'oxydation 16 et le comburant. Selon un mode de réalisation, pour le comburant, l'échangeur 46 est intercalé entre la sortie du compresseur 32 et l'alimentation 26 en comburant de la chambre d'oxydation 16, et pour les fumées, il est placé en sortie de la turbine 38. En sortie de l'échangeur 46, au moins une partie des fumées sont réinjectées dans la chambre 14 de réduction via l'alimentation 22 et/ou passent à travers des moyens de filtration 48 avant d'être rejetées dans l'atmosphère. Selon un avantage important de l'installation, le réchauffage de l'air comburant par les fumées crée un effet économiseur de combustible qui améliore le rendement de la réaction. De préférence, la chambre d'oxydation comprend plusieurs alimentations en carburant.Advantageously, the admission of the oxidant is made so as to obtain an oxygen content in the fumes close to 5%. According to another characteristic of the invention, the device comprises means for preheating the oxidant prior to its introduction into the oxidation chamber 16. For this purpose, the device comprises an exchanger 46 ensuring a heat transfer between the fumes exiting the oxidation chamber 16 and the oxidant. According to one embodiment, for the oxidizer, the exchanger 46 is interposed between the outlet of the compressor 32 and the oxidizer supply 26 of the oxidation chamber 16, and for the fumes, it is placed at the outlet of the turbine 38. At the outlet of the exchanger 46, at least a portion of the fumes are reinjected into the reduction chamber 14 via the feed 22 and / or pass through filtration means 48 before being discharged into the atmosphere. According to a significant advantage of the installation, the heating of the combustion air by the fumes creates a fuel saving effect which improves the efficiency of the reaction. Preferably, the oxidation chamber comprises a plurality of fuel supplies.

Ainsi, elle comprend une alimentation 20 primaire dédiée aux gaz réduits provenant de la biomasse solide qui est accouplée à au moins une alimentation 26 en comburant primaire, ainsi qu'au moins une alimentation 50 secondaire en gaz qui est accouplée à au moins une alimentation 52 en comburant secondaire. Cette configuration permet d'obtenir un dispositif polyvalent Sur les figures 2 et 3, on a représenté une chambre d'oxydation selon un mode de réalisation plus particulièrement pertinent. Comme indiqué précédemment, la chambre d'oxydation 16 comprend une première partie 24 sous la forme d'un cylindre creux 54. Ce dernier est obturé à une première extrémité par une paroi 56 approximativement semi-sphérique et comprend à une seconde extrémité une cloison 58 sous forme d'un disque avec un trou 60 de passage de diamètre b et un diamètre extérieur ajusté au diamètre du cylindre creux. La paroi 56 comprend au moins un brûleur 62 avec les différentes alimentations 15 en carburant et en comburant. Le brûleur 62 n'est pas plus détaillé car il est connu de l'homme du métier. Avantageusement, la paroi 56 comprend également un oeilleton 63. La chambre d'oxydation 16 comprend une seconde partie 28 sous la forme d'un cylindre creux 64 ayant les mêmes diamètres (intérieur/extérieur) que ceux du 20 cylindre creux 54. Ce cylindre creux 64 est obturé à une première extrémité par une paroi 66 approximativement semi-sphérique qui comprend de préférence une trappe de visite 68. Les cylindres creux 54 et 64 sont reliés entre eux par un système de bridage 70, la cloison 58 étant intercalée entre eux. Ainsi, les deux cylindres creux 54 et 64 communiquent via le trou de passage 60. 25 Le cylindre creux 64 comprend à proximité de la cloison 58 au moins un orifice 72 qui communique avec le conduit 30 d'échappement des fumées. Comme illustré sur la figure 3, la chambre d'oxydation 16 comprend un isolant thermique 74 appliqué au niveau des surfaces extérieures des cylindres creux 54 et 64 et des parois 56 et 66. La chambre d'oxydation ne comprend pas de murs réfractaires pour créer une inertie thermique. Cette inertie était auparavant recherchée dans le cadre de la combustion de biomasse solide dans un foyer unique à des fins de séchage, d'activation, d'ignition et de lissage des irrégularités de combustion. En parallèle, il était nécessaire de prévoir des dispositifs de sécurité qui compliquaient les installations. L'échangeur 31 comprend deux parties d'échangeur 76 et 78. Chaque partie 76 et 78 comprend une pluralité d'anneaux tubulaires 80 juxtaposés. be préférence, les anneaux tubulaires 80 sont agencés entre eux de manière à être jointifs ou en contact les uns avec les autres à la température de fonctionnement de la chambre d'oxydation. Par anneau, on entend un profil fermé comme par exemple un contour circulaire, un contour hexagonal (illustré sur la figure 3), ou autre. Tous les anneaux tubulaires 80 ont la même section et le même profil (contour). 15 Ainsi, chaque partie 76 et 78 définit un cylindre creux avec un diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre b du trou de passage 60. Un piètement 81 peut être prévu pour supporter tous les anneaux tubulaires. La première partie 76 de l'échangeur 31 est disposée dans la première partie 24 de la chambre d'oxydation de manière concentrique avec le cylindre creux 54 de 20 manière à délimiter un foyer 82 dans lequel est générée la flamme du brûleur 62 et une seconde zone annulaire 84. La première partie 76 de l'échangeur 31 comprend à l'opposé du brûleur 62 une plaque 85 qui délimite à l'intérieur de la première partie 24 de la chambre d'oxydation une première zone appelé foyer borgne 82 à l'intérieur de la 25 première partie 76 et une seconde zone annulaire 84 entre le cylindre creux 54 et la première partie 76. La plaque 85 est distante de la cloison 58 pour permettre le passage des gaz entre la seconde zone annulaire 84 et le trou de passage 60.Thus, it comprises a primary feed dedicated to reduced gases from the solid biomass which is coupled to at least one primary oxidant feed 26, and at least one secondary gas feed 50 which is coupled to at least one feed. in secondary oxidant. This configuration makes it possible to obtain a versatile device. In FIGS. 2 and 3, an oxidation chamber is represented according to a more particularly relevant embodiment. As indicated above, the oxidation chamber 16 comprises a first portion 24 in the form of a hollow cylinder 54. The latter is closed at a first end by an approximately semi-spherical wall 56 and comprises at a second end a partition 58 in the form of a disc with a hole 60 of passage of diameter b and an outer diameter adjusted to the diameter of the hollow cylinder. The wall 56 comprises at least one burner 62 with the different fuel and oxidizer feeds. The burner 62 is not more detailed because it is known to those skilled in the art. Advantageously, the wall 56 also comprises an eyecup 63. The oxidation chamber 16 comprises a second portion 28 in the form of a hollow cylinder 64 having the same diameters (inside / outside) as those of the hollow cylinder 54. This cylinder hollow 64 is closed at a first end by an approximately semi-spherical wall 66 which preferably comprises a inspection hatch 68. The hollow cylinders 54 and 64 are interconnected by a clamping system 70, the partition 58 being interposed between them . Thus, the two hollow cylinders 54 and 64 communicate via the through hole 60. The hollow cylinder 64 comprises near the partition 58 at least one orifice 72 which communicates with the conduit 30 for exhaust fumes. As illustrated in FIG. 3, the oxidation chamber 16 comprises a thermal insulator 74 applied at the outer surfaces of the hollow cylinders 54 and 64 and the walls 56 and 66. The oxidation chamber does not comprise refractory walls to create a thermal inertia. This inertia was previously sought in the context of the combustion of solid biomass in a single focus for drying, activation, ignition and smoothness of combustion irregularities. In parallel, it was necessary to provide safety devices that complicated the facilities. The exchanger 31 comprises two exchanger parts 76 and 78. Each part 76 and 78 comprises a plurality of tubular rings 80 juxtaposed. Preferably, the tubular rings 80 are arranged together to be contiguous or in contact with each other at the operating temperature of the oxidation chamber. By ring is meant a closed profile such as a circular contour, a hexagonal contour (shown in Figure 3), or other. All the tubular rings 80 have the same section and the same profile (contour). Thus, each portion 76 and 78 defines a hollow cylinder with an inside diameter substantially equal to the diameter b of the through hole 60. A leg 81 may be provided to support all the tubular rings. The first portion 76 of the exchanger 31 is disposed in the first portion 24 of the oxidation chamber concentrically with the hollow cylinder 54 so as to define a focal point 82 in which the flame of the burner 62 is generated and a second annular zone 84. The first part 76 of the exchanger 31 comprises, opposite the burner 62, a plate 85 which delimits inside the first part 24 of the oxidation chamber a first zone called blind hearth 82 In the interior of the first portion 76 and a second annular zone 84 between the hollow cylinder 54 and the first portion 76. The plate 85 is spaced from the partition 58 to allow the passage of gas between the second annular zone 84 and the borehole. passage 60.

La plaque 85 du foyer borgne 82 impose aux fumées un retour vers la zone de combustion, ce qui tend à limiter les émissions polluantes, notamment des oxydes d'azote, des oxydes de soufre,... Le premier anneau tubulaire 80.1 de la première partie est disposé à proximité 5 du brûleur 62 et distant de la paroi 56 semi sphérique de manière à permettre le passage des gaz chauds du foyer borgne 82 vers la seconde zone annulaire 84. A l'opposé, la première partie 76 de l'échangeur 31 comprend la plaque 85 soudée contre le dernier anneau tubulaire 80.2 de ladite première partie, ce dernier étant distant de la cloison 58 de manière à permettre aux gaz chauds de 10 s'écouler de la seconde zone tubulaire 84 vers le trou de passage 60. La seconde partie 78 de l'échangeur 31 est disposée dans la seconde partie 28 de la chambre d'oxydation. Le premier anneau tubulaire 80.3 de ladite seconde partie est plaqué contre la cloison 58 et le dernier anneau tubulaire 80.4 est distant de la paroi semi-sphérique 66. Ainsi, les gaz chauds s'écoulent à 15 l'intérieur de la seconde partie 78 de l'échangeur puis à l'extérieur en direction des orifices 72 disposés à proximité de la cloison 58 entre la seconde partie 78 et le cylindre creux 64. Le dispositif comprend au moins un collecteur d'entrée 86 destiné à alimenter les parties 76 et 78 en fluide caloporteur à une première température TO et au 20 moins un collecteur de sortie 88 via lequel le fluide caloporteur est évacué à une température T1. Selon les variantes, les anneaux tubulaires 80 peuvent être reliés en série et/ou en parallèle et connectés de manière adéquate aux collecteurs 86 et 88. Selon l'exemple illustré sur les figures 2 et 3, les anneaux tubulaires 80 sont 25 reliés en parallèle, chacun d'eux comprenant un raccord 90 relié au collecteur d'entrée 86 et un raccord 92 relié au collecteur de sortie 88, les raccords 90 et 92 étant diamétralement opposés.The plate 85 of the blind hearth 82 imposes on the fumes a return to the combustion zone, which tends to limit the pollutant emissions, including nitrogen oxides, sulfur oxides, ... The first tubular ring 80.1 of the first part is disposed near the burner 62 and remote from the semi-spherical wall 56 so as to allow the passage of hot gases from the blind focus 82 to the second annular zone 84. In contrast, the first portion 76 of the exchanger 31 comprises the plate 85 welded against the last tubular ring 80.2 of said first portion, the latter being remote from the partition 58 so as to allow the hot gases to flow from the second tubular zone 84 to the through hole 60. The second portion 78 of the exchanger 31 is disposed in the second portion 28 of the oxidation chamber. The first tubular ring 80.3 of said second portion is pressed against the partition 58 and the last tubular ring 80.4 is remote from the semispherical wall 66. Thus, the hot gases flow into the second portion 78 of the exchanger and then outside towards the orifices 72 disposed near the partition 58 between the second portion 78 and the hollow cylinder 64. The device comprises at least one inlet manifold 86 for supplying the parts 76 and 78 in heat transfer fluid at a first temperature TO and at least one outlet manifold 88 via which the heat transfer fluid is discharged at a temperature T1. According to the variants, the tubular rings 80 can be connected in series and / or in parallel and adequately connected to the collectors 86 and 88. According to the example illustrated in FIGS. 2 and 3, the tubular rings 80 are connected in parallel. , each comprising a connector 90 connected to the inlet manifold 86 and a connector 92 connected to the outlet manifold 88, the connectors 90 and 92 being diametrically opposed.

Selon un avantage, tous les anneaux reçoivent une sollicitation thermique équilibrée en quantité d'énergie. Ainsi, l'anneau tubulaire 80.1 qui est exposé à la température la plus chaude au niveau de sa face orientée vers l'intérieur et la moins chaude au niveau de sa face orientée vers l'extérieur reçoit approximativement la même quantité de chaleur que le dernier anneau 80.2 qui est exposé au niveau de ses faces interne et externe sensiblement à une même température moyenne. Ainsi, l'irrigation des anneaux tubulaires par le fluide caloporteur est plus facile à répartir naturellement sur l'ensemble de l'échangeur et l'usure des anneaux tubulaires est sensiblement homogène.According to one advantage, all the rings receive a balanced thermal load in the amount of energy. Thus, the tubular ring 80.1 which is exposed to the hottest temperature at its inward facing face and the least hot at its outward facing side receives approximately the same amount of heat as the last ring 80.2 which is exposed at its inner and outer faces substantially at the same average temperature. Thus, the irrigation of the tubular rings by the coolant is easier to distribute naturally over the entire heat exchanger and the wear of the tubular rings is substantially homogeneous.

Sur le plan fonctionnel, on obtient un échange thermique par rayonnement de la flamme dans le foyer borgne 82, puis par rayonnement des gaz chauds dans les autres parties de la chambre de combustion. Selon l'invention, le dispositif permet d'obtenir les phases suivantes - une réduction de la biomasse solide pour produire des gaz réduits épurés des cendres fusibles, - une oxydation des gaz réduits dans une chambre d'oxydation séparée de la chambre de réduction, ladite oxydation étant réalisée sous pression avec de préférence un préchauffage du comburant et un faible excès d'air. Cela permet d'obtenir globalement une combustion scindée, comprenant une 20 phase de réduction d'une biomasse solide à pression atmosphérique et à température inférieure à la fusibilité des cendres, libérant ainsi une phase d'oxydation pressurisée à haute température, en vue de chauffer indirectement et efficacement un fluide caloporteur par échange thermique de surface en raison du rayonnement des gaz chauds.Functionally, a radiative heat exchange of the flame in the blind hearth 82 is obtained, and then by radiating hot gases into the other parts of the combustion chamber. According to the invention, the device makes it possible to obtain the following phases - a reduction of the solid biomass to produce purified reduced gases of the fusible ashes, - an oxidation of the reduced gases in an oxidation chamber separated from the reduction chamber, said oxidation being carried out under pressure with preferably a preheating of the oxidant and a small excess of air. This makes it possible to obtain overall split combustion, comprising a phase of reduction of a solid biomass at atmospheric pressure and at a temperature below the fusibility of the ashes, thus releasing a high temperature pressurized oxidation phase, with a view to heating indirectly and effectively a heat transfer fluid by surface heat exchange due to the radiation of hot gases.

Claims

REVENDICATIONS1. A device for producing heat from solid biomass comprising a reduction chamber (14) with a solid biomass supply and at least one reduced gas exhaust duct (18), an oxidation chamber (16) with at least one less a reduced gas supply (20) connected to the exhaust duct (18) of the reduction chamber (14), at least one oxidizer supply (26), at least one exhaust duct (30) from the oxidation of reduced gases and an exchanger (31) in which circulates a heat transfer fluid, characterized in that it comprises means (32) for compressing the oxidant prior to its introduction into the oxidation chamber (16). ) in order to generate a high temperature pressurized split combustion.

2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises means for preheating the oxidant.

3. Device according to claim 2, characterized in that it comprises an exchanger (46) to ensure a heat transfer between the fumes exiting the oxidation chamber and the oxidant which supplies the oxidation chamber.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the oxidation is carried out with a small excess of air.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a turbine (38) rotated by the fumes exiting the oxidation chamber (16) rotatably connected with the means (32) of compression.

6. Device according to claim 5, characterized in that it comprises a bypass (42) for short-circuiting the turbine, provided with a control valve (44) for regulating the flow of fumes passing through the turbine (38). .

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the reduction chamber (14) comprises means for purifying the produced gas.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the oxidation chamber (16) comprises a first portion (24) comprising at least one burner (62) and a first portion (76) of the exchanger ( 31) which defines a focal point (82) in which the burner flame (62) and a second annular zone (84) are generated.

9. Device according to the preceding claim, characterized in that the oxidation chamber (16) comprises: - a second part (28) comprising a second part (78) of the exchanger (31), - a partition (58) ) interposed between the first and second parts (24, 28) with a through hole (60) for communicating with them, the first part (76) of the exchanger comprising opposite the burner (62) a plate (85) which delimits a focus (82) blind, said plate (85) being spaced from the partition (58), - the second portion (78) of the exchanger being pressed against the partition (58), at least one orifice (72) communicating with the flue exhaust duct (30) being disposed outside said second portion (78) and near the partition (58).

10. Device according to claim 8 or 9, characterized in that each portion (76, 78) of the exchanger (31) comprises a plurality of tubular rings (80) juxtaposed, arranged between them so as to be joined to the operating temperature of the oxidation chamber.

11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that it comprises at least one inlet manifold (86) for supplying the exchanger (31) heat transfer fluid at a first temperature TO and at least an outlet collector (88) via which the heat transfer fluid is discharged at a temperature Ti.