FR3012869A1 - DEVICE FOR SUPPLYING A SOLID FUEL BURNER WITH HIGH GRANULOMETRY AND METHOD OF OPERATING SAID DEVICE - Google Patents
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Abstract
L'objet de l'invention est un dispositif d'alimentation (12) d'un brûleur en combustible solide à forte granulométrie, le dispositif d'alimentation (12) comprenant un dispositif de régulation (14) recevant en entrée (16) le combustible à doser et délivrant en sortie (18) un débit régulé de combustible, le dispositif de régulation (14) prenant la forme d'une enceinte (20) fermée entre son entrée (16) et sa sortie (18), l'entrée (16) du dispositif de régulation (14) étant surmontée d'une trémie d'alimentation (36) en combustible solide, le dispositif de régulation (14) étant monté sur un châssis du dispositif d'alimentation (12), et le dispositif d'alimentation (12) comprenant un calculateur de gestion de son fonctionnement et des moyens de mesure (44) de la vitesse de vidange de la trémie (36) par le dispositif de régulation (14), le dispositif d'alimentation (12) étant caractérisé en ce que le dispositif de régulation (14) comprend deux vis sans fin (221,222) juxtaposées à l'intérieur de son enceinte (20), les deux vis (221,222) étant montées le long de deux axes distincts (A221, A222) de mise en rotation.The object of the invention is a feed device (12) for a high-particle solid fuel burner, the feed device (12) comprising a regulating device (14) receiving at the inlet (16) the fuel to be metered and delivering at output (18) a regulated fuel flow, the regulating device (14) taking the form of a chamber (20) closed between its inlet (16) and its outlet (18), the inlet (16) of the regulating device (14) being surmounted by a feed hopper (36) for solid fuel, the regulating device (14) being mounted on a frame of the feed device (12), and the device supply unit (12) comprising a management computer for its operation and means (44) for measuring the emptying speed of the hopper (36) by the regulating device (14), the feeding device (12) characterized in that the regulating device (14) comprises two worm screws (221,222 ) juxtaposed within its enclosure (20), the two screws (221,222) being mounted along two separate axes (A221, A222) of rotating.
Description
DISPOSITIF D'ALIMENTATION D'UN BRÛLEUR EN COMBUSTIBLE SOLIDE A FORTE GRANULOMETRIE ET PROCEDE DE FONCTIONNEMENT DE CE DISPOSITIF La présente invention est relative à l'alimentation d'un brûleur en combustible à forte granulométrie. Dans de nombreuses industries telles que les industries de fabrication de la chaux, de la pâte à papier ou du ciment, différentes matières premières comme des pierres calcaires, du bois, de la silice, de l'alumine ou du carbonate de chaux doivent subir un broyage et une cuisson à très haute température pour être transformées. A cet effet, les industriels utilisent des fours rotatifs, aussi appelés four à chaud dans l'industrie du ciment. Ces fours de grande capacité comprennent un brûleur qui doit être alimenté régulièrement si l'on veut maîtriser la température à l'intérieur du four et donc le cycle de transformation des matières premières. Toutefois, différents combustibles industriels peuvent être utilisés pour alimenter les brûleurs de ces fours rotatifs. Parmi ces différents combustibles industriels, on trouve des combustibles liquides et des combustibles gazeux. Si les phases liquide et gazeuse de ces combustibles industriels facilitent leur transport et la mise en place d'un circuit d'alimentation régulé du brûleur, la plupart de ces combustibles comme le fioul lourd sont d'origine fossiles. Par conséquent, ces combustibles issus du raffinage du pétrole représentent un coût d'approvisionnement de plus en plus élevé étant donné la raréfaction des ressources pétrolifères. De plus, l'utilisation de ces combustibles d'origine fossiles ne s'inscrit pas dans le cadre de démarches de développement durable et de respect de l'environnement mises en avant par de nombreux gouvernements et de plus en plus imposées aux industriels par différentes normes internationales.The present invention relates to the feeding of a fuel burner with a large particle size distribution to a fuel burner. In many industries such as the lime, pulp and cement industries, different raw materials such as limestone, wood, silica, alumina or carbonate of lime have to undergo grinding and baking at very high temperatures to be transformed. For this purpose, industrials use rotary kilns, also called hot furnace in the cement industry. These large furnaces include a burner that must be fed regularly to control the temperature inside the oven and therefore the raw material processing cycle. However, different industrial fuels can be used to feed the burners of these rotary kilns. Among these various industrial fuels are liquid fuels and gaseous fuels. If the liquid and gaseous phases of these industrial fuels facilitate their transport and the establishment of a regulated supply circuit of the burner, most of these fuels such as heavy fuel oil are of fossil origin. As a result, these fuels from petroleum refining represent an increasingly high supply cost given the dwindling oil resources. In addition, the use of these fossil fuels is not part of the sustainable development and environmental protection processes put forward by many governments and increasingly imposed on industrialists by different international standards.
Aussi, certains combustibles solides peuvent permettre aux industriels de s'approvisionner en combustibles à moindre coût. Par exemple, les brûleurs des fours rotatifs peuvent être alimentés avec du charbon micronisé.Also, some solid fuels can allow industrialists to obtain fuels at a lower cost. For example, the burners of rotary kilns can be fed with micronized coal.
Ce combustible solide est avantageux car il est composé de particules très fines, de l'ordre de 100 micromètres, avec une granulométrie sensiblement constante qui facilite son écoulement dans un circuit d'injection pneumatique vers le brûleur d'un four. Toutefois, afin d'avoir ces qualités, ce combustible solide issu du charbon subit différents traitements industriels, comme par exemple un broyage et un tamisage, qui se répercutent sur son prix de vente aux clients industriels. Parallèlement, dans différentes industries, et dans le cadre d'une démarche environnementale imposée ou voulue, certains industriels souhaitent utiliser des combustibles solides dits de récupération, et aussi appelés CSR, et pouvant par exemple être issus des matières organiques constituant une biomasse ou de déchets ménagers ou industriels broyés grossièrement. En effet, ces combustibles solides de récupération, outre l'aspect écologique, offrent aussi un avantage économique. Par exemple, dans l'industrie papetière, la sciure récupérée après découpe du bois pourrait être utilisée pour alimenter directement, c'est-à-dire sans traitement de brûlage ou de séchage intermédiaire, les brûleurs des chaudières à vapeur utilisées dans la fabrication du papier. Toutefois, les particules de bois de la sciure et les autres combustibles solides de récupération présentent une forte granulométrie, c'est-à-dire des particules de tailles très différentes et dont les plus grosses particules ont au moins une dimension pouvant s'étendre jusqu'à 10 à 15 millimètres. Et, cette forte granulométrie ne permet pas la mise en oeuvre d'une régulation du débit alimentant le brûleur avec les mêmes moyens que ceux habituellement utilisés pour réguler le débit de combustible solide à faible granulométrie tel le charbon micronisé. De plus, les particules de bois de la sciure et d'autres combustibles solides de récupération sont aussi humides, ce qui perturbe leur écoulement dans les dispositifs d'alimentation tels les trémies, qui fausse les mesures de débit, et qui tend à faciliter l'encrassement des dispositifs de régulation utilisés pour réguler l'alimentation d'un brûleur en combustibles solides plus secs. Aussi, il existe actuellement chez certains industriels un besoin de pouvoir alimenter de manière régulière, c'est à dire avec un débit maîtrisé, un brûleur avec un combustible solide par exemple issu de récupération et présentant une forte granulométrie ainsi qu'une certaine humidité car n'ayant pas subi de traitement de brûlage ou de séchage préalable. La présente invention vise à répondre à ce besoin. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'alimentation d'un brûleur en combustible solide à forte granulométrie, le dispositif d'alimentation comprenant un dispositif de régulation recevant en entrée le combustible à doser et délivrant en sortie un débit régulé de combustible, le dispositif de régulation prenant la forme d'une enceinte fermée entre son entrée et sa sortie, le dispositif de régulation étant monté sur un châssis du dispositif d'alimentation, et le dispositif d'alimentation comprenant un calculateur de gestion de son fonctionnement et des moyens de mesure de la vitesse de vidange de la trémie par le dispositif de régulation. Selon l'invention, le dispositif d'alimentation se caractérise en ce que le dispositif de régulation comprend deux vis sans fin juxtaposées à l'intérieur de son enceinte, les deux vis étant montées le long de deux axes distincts de mise en rotation. Grâce à la présence de ces deux vis sans fin juxtaposées, l'écoulement du combustible solide est garanti au travers du dispositif de régulation. Ainsi, le dispositif d'alimentation selon l'invention permet d'alimenter un brûleur en combustible solide présentant une forte granulométrie et un certain taux d'humidité. Avantageusement, la régulation du débit en combustible solide est aussi affinée grâce à la présence de ces deux vis sans fin.This solid fuel is advantageous because it is composed of very fine particles, of the order of 100 micrometers, with a substantially constant particle size which facilitates its flow in a pneumatic injection circuit to the burner of an oven. However, in order to have these qualities, this solid fuel from coal undergoes various industrial treatments, such as grinding and sieving, which have an impact on its selling price to industrial customers. At the same time, in various industries, and in the context of an imposed or desired environmental approach, some industrialists wish to use solid fuels known as "recovery" fuels, also known as CSRs, which can for example be derived from organic materials constituting biomass or waste. household or industrial crushed coarsely. Indeed, these solid fuels recovery, in addition to the ecological aspect, also offer an economic advantage. For example, in the paper industry, sawdust recovered after cutting wood could be used to feed directly, that is to say without burning treatment or intermediate drying, the burners of the steam boilers used in the manufacture of wood. paper. However, wood particles from sawdust and other solid recovery fuels have a large particle size, ie particles of very different sizes and the largest particles of which have at least one dimension that can extend up to 'to 10 to 15 millimeters. And, this large particle size does not allow the implementation of a flow control supplying the burner with the same means as those usually used to regulate the flow of solid fuel small particle size such as micronized coal. In addition, the wood particles of sawdust and other solid recovered fuels are also wet, which disrupts their flow in feeders such as hoppers, which distorts flow measurements, and which tends to facilitate fouling of the regulating devices used to regulate the feeding of a burner to drier solid fuels. Also, there is currently a need for some manufacturers to be able to feed on a regular basis, that is to say with a controlled flow, a burner with a solid fuel for example from recovery and having a large grain size and some moisture because not having undergone any burn treatment or prior drying. The present invention aims to meet this need. For this purpose, the subject of the invention is a device for feeding a solid-fuel burner with a large particle size, the feed device comprising a regulating device receiving as input the fuel to be dosed and delivering at output a regulated flow rate. of fuel, the control device taking the form of a closed chamber between its inlet and its outlet, the regulating device being mounted on a frame of the supply device, and the supply device comprising a sound management computer. operation and means for measuring the emptying rate of the hopper by the regulating device. According to the invention, the feed device is characterized in that the regulating device comprises two endless screws juxtaposed inside its enclosure, the two screws being mounted along two distinct axes of rotation. Thanks to the presence of these two endless screws juxtaposed, the flow of solid fuel is guaranteed through the control device. Thus, the feed device according to the invention makes it possible to feed a burner with solid fuel having a large grain size and a certain moisture content. Advantageously, the regulation of the solid fuel flow is also refined thanks to the presence of these two worm.
Enfin, la régulation du débit en combustible solide est grandement améliorée grâce à des motorisations indépendantes de ces deux vis et à un pilotage indépendant et séquentiel en vitesse de ces deux motorisations, comme le prévoit l'invention dans un procédé de fonctionnement du dispositif d'alimentation.Finally, the regulation of the solid fuel flow is greatly improved thanks to independent actuators of these two screws and to independent and sequential speed control of these two engines, as provided by the invention in a method of operating the device. food.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique en perspective d'un mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation selon l'invention, la figure 2 est une représentation schématique d'une vue de côté d'un mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation selon l'invention, la figure 3 est une représentation schématique d'une vue de dessus d'un mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation selon l'invention, la figure 4 est une représentation schématique d'une vue de l'avant d'un mode de réalisation d'un dispositif d'alimentation selon l'invention, et la figure 5 est une représentation schématique des variations de vitesse des deux vis sans fin du dispositif de régulation d'un dispositif d'alimentation selon l'invention. Comme l'illustrent les figures 1 et 2, l'invention est relative à l'alimentation d'un brûleur 10.Other features and advantages will become apparent from the following description of the invention, a description given by way of example only, with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a diagrammatic representation in perspective of an embodiment 2 is a diagrammatic representation of a side view of an embodiment of a feeding device according to the invention, FIG. 3 is a diagrammatic representation of a feed device according to the invention. a top view of an embodiment of a feeding device according to the invention, FIG. 4 is a schematic representation of a view from the front of an embodiment of a device of FIG. supply according to the invention, and Figure 5 is a schematic representation of the speed variations of the two worms of the regulating device of a feed device according to the invention. As illustrated in FIGS. 1 and 2, the invention relates to the supply of a burner 10.
Plus précisément, l'invention vise à permettre l'alimentation d'un brûleur 10 en combustible solide à forte granulométrie et/ou humide. Par combustible solide à forte granulométrie, l'invention entend un combustible solide sous forme de particules de différentes dimensions et dont les plus grosses particules ont au moins une dimension s'étendant jusqu'à 10 à 15 millimètres.More specifically, the invention aims to allow the feeding of a solid fuel burner 10 with large particle size and / or wet. By solid fuel with large particle size, the invention means a solid fuel in the form of particles of different sizes and whose largest particles have at least one dimension extending up to 10 to 15 millimeters.
Par combustible solide à forte granulométrie et/ou humide, l'invention entend des particules de sciure, des combustibles solides dits de récupération, et aussi appelés CSR, et pouvant par exemple être issus des matières organiques constituant une biomasse ou de déchets ménagers ou industriels broyés grossièrement. En vue d'une telle application, l'invention propose un dispositif d'alimentation 12 comprenant un dispositif de régulation 14 recevant en entrée 16 le combustible à doser, comme l'illustre la flèche C, et délivrant en sortie 18 un débit régulé de combustible, illustré par la flèche D. Plus en détails, et comme cela est visible sur les figures 1 à 4, le dispositif de régulation 14 prend la forme d'une enceinte 20 fermée entre son entrée 16 et sa sortie 18.For solid fuel with a large particle size and / or wet, the invention means particles of sawdust, so-called solid fuels recovery, and also called CSR, and may for example be derived from organic materials constituting a biomass or household waste or industrial crushed roughly. With a view to such an application, the invention proposes a feed device 12 comprising a regulating device 14 receiving as input 16 the fuel to be dosed, as illustrated by the arrow C, and delivering at output 18 a regulated flow rate of fuel, illustrated by the arrow D. In more detail, and as is visible in Figures 1 to 4, the control device 14 takes the form of a chamber 20 closed between its inlet 16 and its outlet 18.
Selon une caractéristique importante du dispositif d'alimentation 12 selon l'invention, le dispositif de régulation 14 comprend deux vis sans fin 221,222 juxtaposées à l'intérieur de son enceinte 20, les deux vis 221,222 étant montées le long de deux axes distincts A221,A222 de mise en rotation. Plus en détails, les deux vis 221,222 sont montées en partie sous l'entrée 16 de l'enceinte 20 de manière à recevoir le combustible solide à doser par gravité.According to an important characteristic of the feed device 12 according to the invention, the regulating device 14 comprises two endless screws 221, 222 juxtaposed inside its enclosure 20, the two screws 221, 222 being mounted along two distinct axes A221, A222 rotating. In more detail, the two screws 221, 222 are mounted partially under the inlet 16 of the enclosure 20 so as to receive the solid fuel to be metered by gravity.
Puis, ces deux vis 221,222 s'étendent entre l'entrée 16 de l'enceinte 20 et sa sortie 18 de manière à conduire le combustible solide vers cette sortie 18 par leur mise en rotation autour de leurs axes A221,A222 respectifs. Et, les deux vis 221,222 sont montées en partie au-dessus de la sortie 18 de l'enceinte 20 de manière à distribuer de manière régulée le combustible solide par gravité par cette sortie 18.Then, these two screws 221,222 extend between the inlet 16 of the enclosure 20 and its outlet 18 so as to conduct the solid fuel to this outlet 18 by rotating them about their respective axes A221, A222. And, the two screws 221, 222 are mounted partly above the outlet 18 of the enclosure 20 so as to regulatively distribute the solid fuel by gravity through this outlet 18.
La présente invention prévoit deux vis de régulation 221,222 juxtaposées afin d'éviter les problèmes de colmatage qui pourraient survenir avec un combustible solide à forte granulométrie et avec une certaine humidité si une seule vis de régulation était utilisée. De plus, le fait de prévoir deux vis de régulation 221,222 avec de plus petites capacités de transport de combustible au lieu d'une seule vis de régulation avec une plus grande capacité de transport de combustible permet d'élargir la gamme de débits de combustible offerte par le dispositif de régulation 14, et tant vers des débits inférieurs que vers des débits supérieurs. Enfin, en déplaçant de plus petites quantités de combustible qu'une seule vis de régulation avec une plus grande capacité de transport de combustible, les deux vis de régulation 221,222 permettent aussi d'obtenir des variations de débit de combustible en sortie 18 du dispositif de régulation 14 plus constante et plus stable. Plus en détails, et toujours afin d'élargir la gamme de débits de combustible offerte par le dispositif de régulation 14 et d'obtenir des variations constantes et stables de débit de combustible, l'invention prévoit que les deux vis 221,222 sans fin sont entrainables en rotation indépendamment l'une de l'autre autour de leurs axes A221,A222 respectifs de mise en rotation. Grâce à un tel entrainement indépendant, il est possible de contrôler indépendamment les vitesses de rotations des deux vis 221,222. En vue d'obtenir un tel entrainement indépendant en rotation des deux vis, les deux vis 221,222 sans fin sont de préférence entrainées en rotation autour de leurs axes A221,A222 respectifs par deux motorisations indépendantes M221 et M222.The present invention provides two control screws 221,222 juxtaposed to avoid clogging problems that could occur with a solid fuel with large grain size and with a certain humidity if a single control screw was used. In addition, providing two control screws 221, 222 with smaller fuel transport capacities instead of a single control screw with greater fuel transport capacity allows for a wider range of fuel flow rates. by the regulator 14, and both to lower rates than to higher rates. Finally, by displacing smaller quantities of fuel than a single regulating screw with a greater fuel transport capacity, the two regulation screws 221, 222 also make it possible to obtain variations in the fuel flow at the outlet 18 of the fueling device. regulation 14 more constant and more stable. In more detail, and always in order to widen the range of fuel flows offered by the control device 14 and to obtain constant and stable variations of fuel flow, the invention provides that the two endless screws 221, 222 are entrainable. in rotation independently of each other about their respective axes A221, A222 rotating. Thanks to such an independent drive, it is possible to independently control the rotational speeds of the two screws 221, 222. In order to obtain such an independent drive in rotation of the two screws, the two endless screws 221, 222 are preferably rotated about their respective axes A221, A222 by two independent motors M221 and M222.
En variante, une même motorisation pourrait entrainer indépendamment en rotation les deux vis 221,222 via des moyens de transmission variable par courroies ou par pignons, et éventuellement débrayables. Toujours de préférence et en vue d'obtenir un entrainement indépendant en rotation des deux vis, et comme le dispositif d'alimentation 12 comprend un calculateur de gestion de son fonctionnement, la motorisation M221,M222 de chaque vis 221,222 est électrique et pilotée par son propre variateur de vitesse, les deux variateurs de vitesse étant commandés par le calculateur du dispositif d'alimentation 12. En variante de ces variateurs de vitesse, des réducteurs de vitesse à rapport de réduction variable et pilotable par le calculateur pourraient être intercalés entre les motorisations et les vis qu'elles entrainent. Dans un mode de réalisation préféré du dispositif de régulation 14, les deux vis 221,222 sans fin présentent des filetages F221,F222 de diamètres extérieurs D221,D222 sensiblement identiques le long de leurs axes A221,A222 respectifs de mise en rotation , comme cela est visible en figure 3. Ainsi, la régulation du débit de combustible en sortie 18 du dispositif de régulation 14 est plus simple à mettre en oeuvre car les deux vis 221,222 transportent sensiblement la même quantité de combustible solide lorsqu'elles sont entraînées à une même vitesse de rotation. Plus en détails, les deux vis 221,222 sans fin sont coniques sur au moins une partie K221,K222 de leur longueur L221,L222 le long de leurs axes A221,A222 respectifs de mise en rotation (cette conicité des vis n'étant pas visible sur la figure 3 car relativement faible). De préférence, ces parties coniques K221,K222 des vis 221,222 s'étendent sur une longueur correspondant sensiblement à la longueur L16 de l'entrée 16 de l'enceinte 20. En outre, les filetages F221,F222 des deux vis sans fin 221,222 ont des pas de vis P221,P222 augmentant progressivement de la même manière, et de préférence de 1/2 à 1, en direction des extrémités E221,E222 des vis 221,222 situées au-dessus de la sortie 18 du dispositif de régulation 14. Avantageusement, la conicité des vis 221,222 et l'augmentation progressive des pas de vis P221,P222 vise à éviter un compactage progressif du combustible solide dans les filetages F221,F222 aux extrémités E221,E222 des vis 221,222, et donc en sortie 18 du dispositif de régulation 14, lorsque ces vis 221,222 sont mises en rotation depuis une certaine durée.Alternatively, the same motor could independently drive in rotation the two screws 221.222 via variable transmission means by belts or gears, and possibly disengageable. Still preferably and with a view to obtaining an independent drive in rotation of the two screws, and as the feed device 12 comprises a management computer for its operation, the motor M221, M222 of each screw 221,222 is electric and driven by its its own speed variator, the two variable speed drives being controlled by the computer of the feeder 12. As a variant of these variable speed drives, variable speed reducers with variable reduction ratio that can be controlled by the computer could be interposed between the drives and the screws they train. In a preferred embodiment of the regulating device 14, the two endless screws 221, 222 have threads F221, F222 of substantially identical outer diameters D221, D222 along their respective axes A221, A222 of rotation, as can be seen Thus, the regulation of the fuel flow at the outlet 18 of the regulating device 14 is simpler to implement because the two screws 221, 222 carry substantially the same quantity of solid fuel when they are driven at the same speed of rotation. rotation. In more detail, the two endless screws 221, 222 are tapered on at least one part K221, K222 of their length L221, L222 along their respective axes A221, A222 of rotation (this conicity of the screws not being visible on Figure 3 because relatively weak). Preferably, these conical portions K221, K222 of the screws 221, 222 extend over a length substantially corresponding to the length L16 of the inlet 16 of the enclosure 20. In addition, the threads F221, F222 of the two worms 221, 222 have screw thread P221, P222 increasing progressively in the same manner, and preferably from 1/2 to 1, towards the ends E221, E222 of the screws 221, 222 located above the outlet 18 of the regulating device 14. Advantageously, the taper of the screws 221,222 and the progressive increase of the screw threads P221, P222 aims to avoid progressive compacting of the solid fuel in the threads F221, F222 at the ends E221, E222 of the screws 221, 222, and therefore at the outlet 18 of the regulating device 14, when these screws 221,222 are rotated for a certain duration.
Toujours en vue d'éviter un colmatage du combustible, mais cette fois entre les vis 221,222 ou entre les vis 221,222 et l'enceinte 20, les filetages F221,F222 des deux vis sont inversés, et les deux vis 221,222 sont entrainables en rotation dans des sens de rotation S221,S222 opposés mais permettant à chacune de ces vis 221,222 de conduire le combustible solide vers la sortie 18 du dispositif de régulation 14. Dans un mode de réalisation préféré et illustré en figure 3, le filetage F221 de la première vis 221, située à gauche de la deuxième vis 222, est un filetage à droite réalisé dans le sens horaire SF221, et cette première vis 221 est entrainable en rotation dans un sens de rotation S221 antihoraire, tandis que le filetage F222 de la deuxième vis 222 est un filetage à gauche réalisé dans le sens antihoraire SF222, et que cette deuxième vis est entrainable en rotation dans un sens de rotation 5222 horaire. Toujours dans un mode de réalisation préféré du dispositif de régulation 14, les deux vis sans fin 221,222 sont juxtaposées dans un même plan horizontal PH, avec un jeu de montage permettant d'éviter que leurs filetages F221,F222 n'entrent en collision, leurs axes A221,A222 respectifs de mise en rotation étant parallèles l'un par rapport à l'autre et contenus dans ce même plan horizontal PH. Cet agencement des vis 221,222 dans un même plan horizontal PH est idéal pour permettre aux vis de recevoir par gravité le combustible solide à doser par l'entrée 16 et de distribuer par gravité un débit de combustible solide régulé en sortie 18.Again in order to avoid a clogging of the fuel, but this time between the screws 221,222 or between the screws 221,222 and the enclosure 20, the threads F221, F222 of the two screws are reversed, and the two screws 221,222 are rotatable in opposite directions of rotation S221, S222 but allowing each of these screws 221,222 to lead the solid fuel to the outlet 18 of the regulating device 14. In a preferred embodiment and illustrated in FIG. 3, the thread F221 of the first screw 221, located to the left of the second screw 222, is a right-hand thread made in the clockwise direction SF221, and this first screw 221 is rotatable in a counterclockwise direction S221, while the thread F222 of the second screw 222 is a counter-clockwise left-hand thread SF222, and that this second screw is rotatable in a 5222 clockwise direction of rotation. Still in a preferred embodiment of the regulating device 14, the two worm screws 221, 222 are juxtaposed in the same horizontal plane PH, with a mounting clearance to prevent their threads F221, F222 from colliding, their A221, A222 respective axes of rotation being parallel to one another and contained in the same horizontal plane PH. This arrangement of the screws 221, 222 in the same horizontal plane PH is ideal for allowing the screws to receive by gravity the solid fuel to be metered by the inlet 16 and to distribute by gravity a controlled output solid fuel flow rate 18.
Plus en détails, les deux vis sans fin 221,222 étant disposées dans un plan horizontal PH, l'enceinte 20 s'étend horizontalement au-dessus et en-dessous de ce plan horizontal PH et verticalement de part et d'autre des deux vis 221,222 juxtaposées. Ainsi, l'enceinte 20 du dispositif de régulation 14 est sensiblement parallélépipédique. Toutefois, et en vue d'éviter un dépôt de combustible solide au fond 30 de l'enceinte 20, ce fond 30 prend une forme en cuvette enveloppant au plus près les deux vis sans fin 221,222, et les deux vis sans fin 221,222 occupent sensiblement tout le volume intérieur VI de l'enceinte 20, comme cela peut être aperçu en figure 3. Ensuite, et en vue de recevoir par gravité le combustible solide à doser par l'entrée 16 et de distribuer par gravité un débit de combustible solide régulé en sortie 18, l'entrée 16 de l'enceinte 20 est réalisée en ouvrant une partie arrière 24 de la face supérieure 26 de cette enceinte 20, et la sortie 18 de l'enceinte est réalisée en ouvrant une partie avant 28 de la face inférieure 30 de cette enceinte, comme le montrent les figures 2 et 3.In more detail, the two worm 221,222 being disposed in a horizontal plane PH, the enclosure 20 extends horizontally above and below this horizontal plane PH and vertically on either side of the two screws 221,222 juxtaposed. Thus, the enclosure 20 of the regulating device 14 is substantially parallelepipedic. However, and in order to avoid solid fuel deposition at the bottom 30 of the enclosure 20, this bottom 30 takes a cup shape enveloping most closely the two worm 221,222, and the two worm 221,222 occupy substantially the entire interior volume VI of the enclosure 20, as can be seen in FIG. 3. Next, and with a view to receiving by gravity the solid fuel to be metered by the inlet 16 and to distribute by gravity a regulated solid fuel flow rate at the output 18, the inlet 16 of the enclosure 20 is made by opening a rear portion 24 of the upper face 26 of this enclosure 20, and the outlet 18 of the enclosure is made by opening a front portion 28 of the face lower 30 of this chamber, as shown in Figures 2 and 3.
Comme l'enceinte 20 du dispositif de régulation 14 est sensiblement parallélépipédique, la section ouverte 32 de l'entrée 16 par laquelle arrive le combustible solide à doser est sensiblement rectangulaire, et la section ouverte 34 de la sortie 18 par laquelle est délivrée le débit de combustible solide est aussi sensiblement rectangulaire.Since the enclosure 20 of the regulating device 14 is substantially parallelepipedal, the open section 32 of the inlet 16 through which the solid fuel to be dosed arrives is substantially rectangular, and the open section 34 of the outlet 18 through which the flow is delivered. solid fuel is also substantially rectangular.
Toutefois, afin de pouvoir alimenter en continu le dispositif de régulation 14 en combustible solide et de limiter le débit de combustible solide délivré en sortie 18, la surface de la section ouverte 32 de l'entrée 16 est supérieure la surface de la section ouverte 34 de la sortie 18. Afin d'alimenter en continu le dispositif de régulation 14 en combustible solide , l'entrée 16 du dispositif de régulation 14 est surmontée d'une trémie 36 d'alimentation en combustible solide. Afin d'éviter que le combustible solide ne colmate à l'intérieur de la trémie 36, la trémie 36 d'alimentation comprend une section d'alimentation 38 constante le long d'un axe vertical A36. Aussi, et toujours en vue d'éviter des colmatages de combustible solide, la section d'alimentation 38 de la trémie 36 est sensiblement égale à la section ouverte 32 de l'entrée 16 du dispositif de régulation 14. De préférence, la section d'alimentation 38 de la trémie 36 est donc sensiblement rectangulaire comme la section ouverte 32 de l'entrée 16 du dispositif de régulation 14. Encore dans l'objectif d'éviter des colmatages de combustible solide, la trémie 36 d'alimentation est traversée par une vis de brassage 40 positionnée au-dessus des vis sans fin 221,222, comme cela est visible en figure 4. Plus en détails, cette vis de brassage 40 s'étend le long d'un axe A40 de mise en rotation horizontal, parallèle aux axes A221,A222 de mise en rotation des deux vis 221,222 sans fin et positionné à équidistance de ces deux axes A221,A222.However, in order to be able to continuously supply the regulation device 14 with solid fuel and to limit the flow of solid fuel delivered at the outlet 18, the surface of the open section 32 of the inlet 16 is greater than the area of the open section 34 of the outlet 18. In order to continuously feed the control device 14 with solid fuel, the inlet 16 of the regulating device 14 is surmounted by a hopper 36 for supplying solid fuel. In order to prevent the solid fuel from clogging inside the hopper 36, the feed hopper 36 includes a constant feed section 38 along a vertical axis A36. Also, and always with a view to avoiding clogging of solid fuel, the feed section 38 of the hopper 36 is substantially equal to the open section 32 of the inlet 16 of the regulator 14. Preferably, the supply 38 of the hopper 36 is therefore substantially rectangular like the open section 32 of the inlet 16 of the regulator 14. Again in order to avoid clogging of solid fuel, the feed hopper 36 is traversed by a brewing screw 40 positioned above the worm 221,222, as can be seen in FIG. 4. In more detail, this brewing screw 40 extends along an axis A40 for horizontal rotation parallel to the axes A221, A222 for rotating two endless screws 221, 222 and positioned equidistant from these two axes A221, A222.
De plus, l'axe A40 de la vis de brassage 40 est perpendiculaire à l'axe vertical A36 de la trémie 36, et l'axe A40 de cette vis de brassage 40 se situe dans un plan médian vertical PMV de la trémie 36, ce plan médian vertical PMV contenant l'axe vertical A36 de la trémie 36 et séparant la trémie 36 en deux moitiés dans sa largeur W36. Cette vis de brassage 40 possède aussi un filetage (non représenté) et elle est entraînable en rotation dans un sens fonction du sens de réalisation de son filetage et permettant de conduire le combustible solide de la sortie 18 vers l'entrée du dispositif de régulation 14, c'est-à-dire en sens inverse des deux vis sans fin 221,222.In addition, the axis A40 of the stirring screw 40 is perpendicular to the vertical axis A36 of the hopper 36, and the axis A40 of this stirring screw 40 is situated in a vertical median plane PMV of the hopper 36, this vertical median plane PMV containing the vertical axis A36 of the hopper 36 and separating the hopper 36 into two halves in its width W36. This stirring screw 40 also has a thread (not shown) and is rotatable in a direction depending on the direction of production of its thread and for driving the solid fuel from the outlet 18 to the input of the regulating device 14 , that is to say in the opposite direction of the two worm 221,222.
Ainsi, et en plus de son action de brassage du combustible solide à l'intérieur de la trémie 36, la vis de brassage 40 permet de ramener vers l'entrée 16 du dispositif de régulation 14 le surplus de particules de combustible solide conduites vers la sortie 18 par les vis 221,222, par exemple lorsque le débit de combustible solide est régulé à la baisse.Thus, and in addition to its stirring action of the solid fuel inside the hopper 36, the stirring screw 40 makes it possible to return to the inlet 16 of the regulating device 14 the surplus of solid fuel particles driven towards the outlet 18 by the screws 221, 222, for example when the solid fuel flow rate is regulated downward.
Eventuellement, le pas de vis du filetage de la vis de brassage 40 peut être variable et conique comme ceux des filetages F221,F222 des vis sans fin 221,222. En vue de son installation sur un site industriel, le dispositif d'alimentation 12 comprend un châssis 42 sur lequel est monté le dispositif de régulation 14. Et, en vue de la mise en oeuvre d'une régulation du débit de combustible solide en sortie 18 du dispositif de régulation 14, le dispositif d'alimentation 12 comprend des moyens de mesure 44 de la vitesse de vidange de la trémie 36 par le dispositif de régulation 14. Afin de mesurer cette vitesse de vidange de la trémie 36, le dispositif de régulation 14 est monté sur le châssis 42 du dispositif d'alimentation 12 par l'intermédiaire de pesons 461,462,463 formant les moyens de mesure 44 de la vitesse de vidange de la trémie 36, ces pesons 461,462,463 renvoyant une information relative aux variations dans le temps du poids de la trémie 36 et du dispositif de régulation 14 au calculateur du dispositif d'alimentation 12. Grâce à cette information transmise par les pesons 461,462,463, le calculateur connait en temps réel les variations de poids de combustible solide dans la trémie 36 et donc le débit de combustible solide prélevé dans la trémie 36 par le dispositif de régulation 14 et délivré en sortie 18, sachant qu'il est prévu de remplir la trémie 36 en combustible solide de manière discontinue afin d'éviter de perturber les mesures effectuées par les pesons 461,462,463. Dans un monde de réalisation préféré du dispositif d'alimentation 12, la trémie 36 est fixée sur le dispositif de régulation 14, et l'ensemble ainsi formé par la trémie 36 et le dispositif de régulation 14 est monté sur le châssis 42 par l'intermédiaire de Silentblocs 52. On évite ainsi que les vibrations dues à la mise en rotation des deux vis sans fin 221,222 ou à la rotation de la vis de brassage 40 ne viennent perturber les mesures de poids effectuées par les pesons 461,462,463. Enfin, la sortie 18 du dispositif de régulation 14 est équipée d'un extracteur 48 permettant de réaliser l'étanchéité entre le dispositif de régulation 14 et un circuit d'injection 50 permettant de conduire le débit régulé de combustible solide vers un brûleur 10 ou un autre dispositif à alimenter en combustible solide.Optionally, the thread pitch of the thread of the stirring screw 40 may be variable and conical as those of the threads F221, F222 of the worm 221,222. With a view to its installation on an industrial site, the feed device 12 comprises a frame 42 on which the regulating device 14 is mounted. And, with a view to implementing a regulation of the output solid fuel flow rate. 18 of the regulating device 14, the feeder 12 comprises means 44 for measuring the emptying speed of the hopper 36 by the regulating device 14. In order to measure this emptying speed of the hopper 36, the device for regulator 14 is mounted on the frame 42 of the feeder 12 by means of load cells 461, 462, 463 forming the measuring means 44 of the emptying speed of the hopper 36, these load cells 461, 462, 463 returning information relating to the variations in the time of the weight of the hopper 36 and the regulator 14 to the computer of the feeder 12. With this information transmitted by the load cells 461, 462, 463, the calculator knows in time r eel changes the weight of solid fuel in the hopper 36 and thus the solid fuel flow taken from the hopper 36 by the regulator 14 and output 18, knowing that it is expected to fill the hopper 36 solid fuel discontinuously to avoid disturbing the measurements made by the 461,462,463 load cells. In a world of preferred embodiment of the feed device 12, the hopper 36 is fixed on the regulating device 14, and the assembly thus formed by the hopper 36 and the regulating device 14 is mounted on the frame 42 by the intermediate Silentblocks 52. It is thus avoided that the vibrations due to the rotation of the two worm 221,222 or the rotation of the stirring screw 40 do not disturb the weight measurements made by the load cells 461,462,463. Finally, the output 18 of the regulating device 14 is equipped with an extractor 48 making it possible to seal between the regulating device 14 and an injection circuit 50 making it possible to drive the regulated flow rate of solid fuel towards a burner 10 or another device to supply solid fuel.
De préférence, l'extracteur 48 est une vanne rotative, et le circuit d'injection 50 propulse par soufflage le débit de combustible solide régulé par le dispositif de régulation 14 et relâché par l'extracteur 48. Outre le dispositif d'alimentation 12 qui vient d'être décrit, la présente invention propose aussi un procédé de fonctionnement de ce dispositif d'alimentation 12, de préférence mis en oeuvre pour alimenter de manière régulée un brûleur 10 en combustible solide à forte granulométrie et éventuellement humide. Selon l'invention, ce procédé de fonctionnement consiste, lors de l'utilisation du dispositif d'alimentation 12, à réguler le débit de combustible solide en sortie du dispositif de régulation 14 en pilotant les deux vitesses de rotation V221,V222 des deux vis sans fin 221,222 en fonction de la vitesse de vidange de la trémie 36. Aussi, il est prévu de remplir la trémie 36 de manière discontinue de manière à permettre aux pesons 461,462,463 d'évaluer par échantillonnage et par pondération des mesures de poids effectuées la vitesse moyenne de perte de poids, et donc de vidange, de la trémie 36 entre deux remplissages. Comme le montre la figure 5 illustrant le pilotage des deux vitesses de rotation V221 et V222 des deux vis sans fin 221,222 depuis le démarrage de l'utilisation du dispositif de régulation 14 jusqu'à son utilisation au débit maximal, les vitesses de rotation V221 et V222 des deux vis sans fin 221,222 sont pilotées indépendamment l'une de l'autre par le calculateur dans le cadre de la régulation du débit de combustible en sortie 18 du dispositif de régulation 14. Ce pilotage indépendant des vitesses de rotation V221 et V222 des deux vis sans fin 221,222 permet d'élargir la gamme de débits de combustible solide fournis en sortie 18 du dispositif de régulation 14, et tant vers des débits inférieurs que vers des débits supérieurs. Selon l'invention, et afin d'ajuster le plus finement possible le débit de combustible solide en sortie 18 du dispositif de régulation 14 en fonction de la vitesse de vidange de la trémie 36, le procédé de fonctionnement prévoit que, dans le cadre de cette régulation de débit en sortie 18 du dispositif de régulation 14, la vitesse de rotation V221,V222 de l'une des vis sans fin 221,222 reste constante pendant que la vitesse de rotation 221,222 de l'autre vis sans fin 221,222 est ajustée à la baisse ou à la hausse afin de réduire ou d'augmenter le débit de combustible solide en sortie 18 du dispositif de régulation 14. Toujours dans le cadre de cette régulation de débit en sortie 18 du dispositif de régulation 14, le procédé de fonctionnement prévoit que la vitesse de rotation V221,V222 d'une première vis 221,222 varie, à la hausse ou à la baisse, jusqu'à au moins un seuil intermédiaire Sint tandis que la vitesse de rotation V221,V222 de la seconde vis 221,222 reste constante à un seuil minimal Smin, intermédiaire Sint ou maximal Smax. On évite ainsi d'avoir un différentiel de vitesses de rotation trop important entre les deux vis 221,222 qui pourrait conduire à une vidange non-uniforme de la trémie 36 et donc à de mauvais écoulements du combustible solide vers les vis 221,222 susceptibles d'entrainer des variations instables et inconstantes de débit de combustible solide en sortie 18 du dispositif de régulation 14. De plus, une vidange non-uniforme de la trémie 36 pourrait aussi entrainer des problèmes de remplissage de la trémie 36. Enfin, et pour éviter qu'une partie du combustible solide ne reste statique dans la trémie 36 et ne risque de colmater, le procédé de fonctionnement prévoit qu'au moins l'une des deux vis sans fin 221,222 conserve une vitesse de rotation minimale V221,V222 lors de l'utilisation du dispositif d'alimentation 14.Preferably, the extractor 48 is a rotary valve, and the injection circuit 50 blows the solid fuel flow rate regulated by the regulating device 14 and released by the extractor 48. In addition to the feed device 12 which has just been described, the present invention also provides a method of operation of the feed device 12, preferably implemented to supply a regulated manner a solid fuel burner 10 with large particle size and possibly wet. According to the invention, this operating method consists, when using the feed device 12, to regulate the solid fuel flow at the output of the regulating device 14 by controlling the two speeds of rotation V221, V222 of the two screws endless 221,222 as a function of the emptying rate of the hopper 36. Also, it is intended to fill the hopper 36 in a discontinuous manner so as to allow the weighers 461,462,463 to evaluate by sampling and weighting the weight measurements made the speed average loss of weight, and therefore emptying, of the hopper 36 between two fillings. As shown in Figure 5 illustrating the control of the two speeds of rotation V221 and V222 of the two worm 221.222 since the start of the use of the regulator 14 until its use at maximum flow, the rotation speeds V221 and V222 of the two worm 221.222 are driven independently of each other by the computer in the context of the regulation of the fuel flow output of the regulating device 14. This independent control of the speeds of rotation V221 and V222 of the two worm 221,222 allows to expand the range of solid fuel flow rates provided at the output 18 of the control device 14, and both to lower flow rates than to higher flow rates. According to the invention, and in order to adjust as finely as possible the solid fuel flow at the outlet 18 of the regulating device 14 as a function of the emptying speed of the hopper 36, the operating method provides that, in the context of this output flow control 18 of the regulating device 14, the speed of rotation V221, V222 of one of the worm 221,222 remains constant while the rotation speed 221,222 of the other worm 221,222 is adjusted to the downward or upward in order to reduce or increase the solid fuel flow at the outlet 18 of the regulating device 14. Again in the context of this outlet flow regulation 18 of the regulating device 14, the operating method provides that the rotation speed V221, V222 of a first screw 221.222 varies, upwards or downwards, to at least one intermediate threshold Sint while the rotation speed V221, V222 of the second screw 221.222 remains constant at a minimum threshold Smin, intermediate Sint or maximum Smax. This avoids having a too high rotation speed differential between the two screws 221, 222 which could lead to a non-uniform emptying of the hopper 36 and therefore to bad flows of the solid fuel to the screws 221, 222 likely to cause problems. Unstable and inconstant variations in the solid fuel flow at the outlet 18 of the regulating device 14. In addition, a non-uniform emptying of the hopper 36 could also cause problems in filling the hopper 36. Finally, and in order to prevent a part of the solid fuel remains static in the hopper 36 and is not likely to clog, the operating method provides that at least one of the two worm 221,222 maintains a minimum rotational speed V221, V222 when using the feeding device 14.
Aussi, et même si la figure 5 n'illustre que le pilotage à la hausse des vitesses de rotation V221,V222 des vis 221,222 en vue d'augmenter progressivement le débit de combustible solide en sortie 18 du dispositif de régulation 14, l'invention prévoit que le pilotage des vitesses de rotation V221,V222 des vis 221,222 à la baisse en vue de réduire le débit de combustible solide en sortie 18 du dispositif de régulation 14 est effectuée de la même manière, avec un pilotage indépendant et séquentiel, des seuils intermédiaires de vitesse et une vitesse minimale des vis. Finalement, l'invention couvre aussi l'utilisation du dispositif d'alimentation 12 et de son procédé de fonctionnement pour alimenter d'autres dispositifs que des brûleurs et nécessitant une alimentation fiable et régulée en produits sous forme de particules à forte granulométrie et/ou humides.Also, and even if FIG. 5 illustrates only the upward control of the speeds of rotation V221, V222 of the screws 221, 222 with a view to progressively increasing the solid fuel flow at the outlet 18 of the regulating device 14, the invention provides that the control of the speeds of rotation V221, V222 screws 221,222 down to reduce the solid fuel flow output of the regulating device 14 is performed in the same way, with independent and sequential control, thresholds intermediate speed and minimum screw speed. Finally, the invention also covers the use of the feed device 12 and its operating method for supplying other devices than burners and requiring a reliable and regulated supply of products in the form of particles with a large particle size and / or wet.
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Citations (4)
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| US20100237289A1 (en) * | 2006-07-18 | 2010-09-23 | John Self | Infectious waste treatment system and method |
-
2013
- 2013-11-07 FR FR1360901A patent/FR3012869B1/en active Active
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Also Published As
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