"Procédé d'évacuation de matières indésirables
d'un foyer à lit fluidisé et foyer permettant l'application de ce procédé".
L'invention concerne un procédé d'évacuation de matières indésirables d'un foyer à combustion partielle ou totale à lit fluidisé et de façon générale tout lit f luidisé porté à haute température dans lequel des phénomènes similaires à ceux décrits ci-dessous peuvent se produire.
Par matières indésirables il faut non seulement entendre les résidus du combustible introduit dans le foyer, mais en général toutes matières incombustibles dont la granulométrie et les propriétés réfractaires sont incompatibles avec la matière granuleuse et réfractaire qui est mise en fluidisation dans le foyer. Cette dernière matière granuleuse et réfractaire entretient par son mouvement une combustion régulière et homogène du combustible introduit dans le foyer.
Le foyer peut être une chaudière.
Il est connu que certains combustibles,par exemple des charbons de récupération de terrils,à haute teneur, c'est-à-dire plus de 20 % en poids,en cendres et en matières stériles,donnent des cendres de combustion qui contiennent
des résidus à bas point de fusion,notamment en raison de
la présence de matières alcalines et d'oxydes de fer. Ces résidus,maintenus à une température d'environ 1000[deg.]C, c'està-dire une température relativement basse pour un foyer de combustion,peuvent agir comme ciment fusible avec une formation d'eutectique à la surface de grans de cendres réfractaires et des grains réfractaires ou de combustible du lit fluidisé.
Il en résulte une agglomération progressive de ces grains en des blocs de grande dimension qui ne sont plus fluidisés.L'air de fluidisation et de combustion passe alors préférentiellement par les espaces libres entre ces blocs en y créant des surchauffes locales et en accentuant le phénomène d'agglomération,de sorte que le foyer à lit fluidisé est mis progressivement hors service.
L'expérience a démontré que ce phénomène d'agglomération est particulièrement accentué par la présence de schistes dans le charbon et par une certaine quantité de grains de charbon cokéfié dans le lit fluidisé. Ce phénomène se produit également préférentiellement lors d'un fonctionnement intermittant du foyer et lors d'arrêts prolongés, c'est-à-dire lorsque les grains réfractaires du lit fluidisé ne sont plus
<EMI ID=1.1>
L'invention a pour but de procurer un procédé simple permettant l'évacuation, au cours de la combustion, de toute matière indésirable et en particulier toute matière incombustible dont la granulométrie et les propriétés réfractaires diffèrent sensiblement de celles des grains réfractaires qui composent le lit fluidisé, évitant ainsi toute agglomération de ces matières dans le lit, aussi bien lors du fonctionnement en continu que lors du fonctionnement intermittant du foyer
ou lors d'arrêt prolongé du foyer.
Dans ce but, on évacue, pendant qu'on maintient le
lit fluidisé par injection d'un fluide gazeux de fluidisation, ces matières indésirables par gravité à partir de la partie inférieure du lit fluidisé, à travers au moins une conduite d'évacuation pourvue à son extrémité supérieure d'au moins
une ouverture faisant un angle avec l'horizontale, on refroidit ces matières dans cette conduite et on introduit à travers cette conduite du fluide gazeux dans le lit fluidisé à une vitesse telle qu'uniquement les matières indésirables sont évacuées. Pendant la combustion,le fluide gazeux de fluidisation comprend également l'air de combustion.
Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, on refroidit les matières évacuées jusqu'à une température en dessous de 500[deg.]C.
Dans une forme de réalisation de l'invention appliquée de préférence, on introduit du fluide gazeux à travers la conduite d'évacuation à une vitesse du même ordre de grandeur que la vitesse ascensionnelle du fluide gazeux
de fluidisation.
L'invention concerne également un foyer à combustion
à lit fluidisé qui est particulièrement adéquat pour appliquer le procédé selon l'une ou l'autre des formes de réalisation mentionnées ci-devant.
L'invention concerne ainsi un foyer à combustion à
lit fluidisé, comprenant une enceinte dont une partie forme
un compartiment pour le lit fluidisé, une entrée de fluide gazeux de fluidisation débouchant dans la partie inférieure
de l'enceinte en dessous du compartiment susdit et des moyens d'alimentation en fluide de fluidisation, foyer qui est caractérisé en ce qu'il comporte au moins uneconduite d'évacuation des matières indésirables débouchant avec son extrémité supérieure dans le compartiment pour le lit
fluidisé par au moins une ouverture s'étendant sous un
angle par rapport à l'horizontale, des moyens de refroidissement
<EMI ID=2.1>
gazeux de cette conduite=avec un débit tel que la vitesse de fluide sortant par l'ouverture dans le compartiment pour le
lit fluidisé est telle que seuls les matières indésirables peuvent entrer par gravité dans la conduite d'évacuation.
Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, le foyer comprend une grille, le compartiment
pour le lit fluidisé étant formé au-dessus de cette grille,
et la conduite d'évacuation débouchant au-dessus de la grille.
Dans une forme de réalisation appliquée de préférence, l'enceinte comprend une partie formant une boite à vent
située en dessus du compartiment pour le lit fluidisé,
la conduite d'évacuation traversant cette boîte à vent.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un procédé d'évacuation de matières indésirables d'un foyer à lit fluidisé et d'un
foyer permettant l'application de ce procédé, selon l'invention; cette description n'est donnée qu'à titre d'exemple non limitatif et avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 représente une coupe verticale schématique d'un foyer de combustion à lit fluidisé pourvu d'un dispositif d'évacuation de matières indésirables, selon l'invention. La figure 2 représente une vue en coupe analogue à celle de la figure 1, mais concernant une autre forme de réalisation du foyer pourvu d'un dispositif d'évacuation, selon l'invention.
Dans les deux figures, les mêmes chiffres de référence se rapportent à des éléments identiques.
Le foyer à combustion à lit fluidisé selon les figures comprend de manière connue une enceinte limitée par une
paroi verticale 1 et un fond 2.
Une grille horizontale 3 divise cette enceinte en une boîte à vent 4 en dessous de la grille 3 et un compartiment 5 pour le lit fluidisé 6 au-dessus de cette grille 3.
Une ou plusieurs conduites d'amenée d'air de fluidisation 35 débouchent dans la botte à-vent 4. Au moins une partie de cet air de fluidisation forme l'air de combustion.
Le lit fluidisé 6 comprend des particules de combustible comme du charbon ainsi que des grains homogènes réfractaires qui sont en suspension dans le lit fluidisé
et entretienaent par leur mouvement une combustion régulière et homogène des particules de combustible .
Des particules indésirables, c'est-à-dire des granules dont la granulométrie et/ou la densité diffèrent sensiblement de celles des grains réfractaires qui font partie du lit fluidisé, et dont les caractéristiques sont donc incompatibles avec ceux de ces grains réfractaires, peuvent se former.
Ces matières indésirables sont entre autres des cendres de combustion qui contiennent des résidus à bas
point de fusion engendrant une agglomération progressive
des cendres réfractaires ou des grairs réfractaires faisant partie du lit fluidisé.
On évacue ces matières indésirables à l'aide
d'une conduite d'évacuation 7, traversant le fond 2 et
la boîte à vent 4 sans communiquer avec celle-ci et débouchant par sa partie supérieure dans la partie inférieure du compartiment 5.
La partie supérieure de la conduite d'évacuation 7
est pourvue de plusieurs ouvertures d'évacuation s'étendant dans un plan faisant un angle avec l'horizontale.
Dans la conduite d'évacuation 7,les matières indésirables sont refroidies à l'aide d'eau de refroidissement circulant à travers une chambre annulaire 9 formée entre
au moins une partie de la conduite 7 et une paroi 10 entourant cette dernière partie de la conduite 7. L'eau de refroidissement est mise en circulation à l'aide d'une pompe non représentée aux dessins.
A la conduite 7 est reliée une conduite d'amenée
de fluide gazeux 11 par laquelle on introduit du fluide gazeux comme de l'air dans la conduite d'évacuation 7 avec
un débit tel que la vitesse de ce fluide gazeux sortant
par les ouvertures 8 dans le lit fluidisé 6 est du même
ordre de grandeur que la vitesse ascensionnelle de l'air
de fluidisation dans le lit 6.
Pour des raisons de simplicité, les moyens d'alimentation en fluide gazeux de la conduite d'amenée 11 ne sont pas représentés aux figures. Ces moyens peuvent être constitués par un surpresseur volumétrique.
Dans la forme de réalisation du foyer selon la figure 1, la partie supérieure de la conduite d'évacuation 7 forme
dans l'enceinte 1,2 une protubérance verticale à section carrée indiquée par le chiffre de référence 12. Le sommet
de cette protubérance 12, situé au-dessus de la grille 3,
est en forme en pointe. Les quatre plans formant cette pointe
<EMI ID=3.1>
Dans chaque plan est aménagée une ouverture oblongue 8.
La dimension des ouvertures 8 est de préférence
trois fois supérieure à la dimension moyenne des matières indésirables qui doivent être évacuées hors du lit fluidisé 6.
En sa partie médiane, et au-dessus de la conduite d'amenée 11, la conduite 7 s'étendant verticalement, est
munie d'une grille horizontale 13 dont les ouvertures ont
des dimensions du même ordre de grandeur que les dimensions des ouvertures 8.
La chambre annulaire 9 s'étend sur toute la hauteur
de la partie de la conduite située en dessous du fond 2.
La partie inférieure de la conduite 7 forme une
chambre de stockage intermédiaire d'où les matières indésirables stockées sont évacuées par une vis sans fin 14
vers une trémie 15.
Pendant la combustion dans le lit fluidisé 6, les
résidus de dimension et/ou de densité différente de celle
des grains réfractaires qui font partie du lit, descendent
par gravité dans la partie inférieure du lit et pénètrent
dans la conduite 7 à travers les ouvertures 8, ouvertures
à travers lesquelles sort du fluide gazeux qu'on introduit
par la conduite d'amenée 11. Ce fluide gazeux maintient
les résidus susdits en mouvement dans la conduite 7 au-dessus
de la grille 13 pendant le temps nécessaire à l'abaissement
de leur température en dessous de 600[deg.] C à 500[deg.] C suivant
la nature des résidus, température à laquelle les résidus
ne peuvent plus s'agglomérer.
Les résidus refroidis en dessous de la température susdite passent à travers la grille 13 et tombent dans la
partie inférieure de la conduite 7 d'où ils sont évacués
par la vis sans fin 14.
Le débit des matériaux indésirables évacués par
la conduite 7 peut être réglé en règlant la vitesse ascensionnelle du fluide gazeux introduit par la conduite 11. Le débit des matières indésirables est déterminé en fonction du refroidissement de ces matières et du coéfficient d'échange thermique avec les parois de la conduite 7.
Ce débit est réglé à l'aide d'une vanne 16 dans
la conduite 11.
Lorsque la grille 13 possède des trous ronds
d'un diamètre de 12 mm on choisit le débit du fluide gazeux introduit par la conduite 11 tel que la vitesse
du fluide gazeux à travers ces ouvertures est située
entre 15 à 20 m/s.
Aussi bien la grandeur des trous dans la grille 13 que la grandeur des ouvertures 8 au sommet de la conduite 7, sont dimensionnées en fonction de la nature, des dimensions et des quantités des matières indésirables à évacuer.
Avec un combustible par exemple constitué par du charbon comprenant 40 % de cendres, la section totale des ouvertures 8 est égale à 10 % de la section de l'enceinte 1 et donc du lit fluidisé 6. La vitesse de descente des résidus et des cendres à évacuer dans la conduite 7 est de 4 m/heure et la température de ces matières ., qui entrent dans la conduite 7 à une température de 850[deg.] C, est abaissée
jusqu'à 500[deg.] C. Le débit des matières est alors de 150 à
200 kg/h/m<2>.
Dans la forme de réalisation du foyer selon la figure 2, la conduite d'évacuation 7 comprend un tube vertical 17 et un tube horizontal 18 monté sur le tube 17 et communiquant par sa partie médiane avec le tube 17.
Les ouvertures susdites 8 sont formées par les extrémités ouvertes du tube horizontal 18.
Le tube vertical 17 traverse une ouverture 19
dans la grille 3 et la boîte à vent 4 sans communiquer
avec celle-ci.
En dessous de l'enceinte 1,2, le tube vertical 17 est entouré par une paroi 10 formant avec le tube 17
une chambre annulaire 9 à travers de laquelle circule
de l'eau de refroidissement comme dans la forme de réalisation selon la figure 1.
Une conduite d'amenée 11, dans laquelle est montée une vanne 16 et qui est reliée à une source de fluide gazeux, de préférence un surpresseur volumétrique, débouche également dans le tube vertical 17 de la conduite 7, mais
en dessous de la chambre annulaire 9.
En dessous de la conduite 11, le tube vertical 17 est muni de deux vannes 20 et 21 situées l'une sous l'autre.
La partie inférieure du tube vertical 17 débouche dans une chambre de refroidissement 22 qui est une chambre
à paroi double. Dans la paroi circule de l'eau de refroidissement.
Dans la chambre sont montés des brise-jets 23.
Les résidus refroidis dans la conduite 7 et dans
la chambre de refroidissement 22 sont ensuite évacués par une conduite 24 vers une trémie 15. De l'air sous pression est injecté par l'entrée 25 dans cette conduite 24, en dessous du fond de la chambre de refroidissement 22.
Les dispositifs ou pompes qui font circuler l'eau
de refroidissement dans la paroi de la chambre 22 et qui alimentent en air sous pression l'entrée 25 ne sont pas représentés aux figures pour des raisons de simplicité.
Les matières indésirables dans le lit fluidisé 6, qui pourraient perturber la fluidisation et la suspension des grains homogènes réfractaires du lit fluidisé portés
à haute température, en l'occurrence plus de 600[deg.] C, sont évacuées dans une direction pratiquement horizontale à travers le tube horizontal 18 de la conduite d'évacuation
7.
L'évacuation desdites matières est réglée en
réglant le débit du fluide gazeux, en particulier de
l'air, qu'on injecte à travers la conduite d'amenée 11,
ce débit déterminant la vitesse ascensionnelle dans le
tube 17.
Lors du fonctionnement normal du foyer, les vannes
5 et 9 sont ouvertes. Une partie du fluide gazeux introduit par la conduite 11 est répartie vers la chambre de refroidissement 22.
On choisit ce débit tel que la vitesse du fluide
gazeux sortant à travers les ouvertures 8 est telle que
les particules de combustible et de matière réfractaire de dimensions normales ne pénètrent pas dans le tube horizontal
18, tandis que par contre les matières en voie d'agglomération et donc les matières indésirables pénètrent dans ce tube.
Ces matières indésirables descendent dans la
conduite 7 et dans la chambre de refroidissement 22 à écoulement interne de matières granuleuses sur les brise-jets 23.
Ces matières indésirables sont refroidies d'une part dans le tube vertical 17 par l'eau de refroidissement circulant dans la chambre annulaire 9-et d'autre part dans la chambre
de refroidissement 22 par l'eau circulant dans la paroi
de cette chambre. Ces matières entrant à une température de
800[deg.] C dans la conduite d'évacuation 7 sont ainsi refroidies jusqu'à une température de 5000 C.
On règle le débit du fluide gazeux introduit par
la conduite 11 de préférence de telle manière que la vitesse
de ce fluide gazeux dans les tubes 17 et 18 est du même
ordre de grandeur que la vitesse ascensionnelle de l'air
de fluidisation introduite par la conduite d'alimentation 26, c'est-à-dire de l'ordre de 0,5 à 1 m/s.
Dans un lit fluidisé de matières solides, de granulométrie homogène et de densité déterminée,des particules de dimensions nettement plus grandes que les dimensions moyennes des grains du lit ou de densité supérieure, descendront sur la grille de fluidisation 3.Si ces particules y trouvent une dépression,ils se placeront dans cette dépression. S'ils y trouvent une ouverture 8,et la vitesse du fluide
gazeux qui en sort est d'un même ordre de grandeur que
la vitesse ascensionnelle de l'air de fluidisation du lit,
les particules s'y introduiront spontanément.
La longueur du tube horizontal 18 est suffisante
pour que les matières du lit fluidisé ne puissent pas s'écouler naturellement dans le tube vertical 17 en cas d'arrêt de la fluidisation.
On peut d'ailleurs prévoir un réservoir d'air sous pression qui peut être mis en communication avec la conduite
7 pour maintenir sous pression l'ensemble de cette conduite pendant quelque temps afin d'éviter des rentrées intempestives de matières dans cette conduite.
Lorsque la vanne 20 est fermée, tout le _=fluide
gazeux introduit par la conduite 11 est envoyé au lit fluidisé
6. On peut choisir le débit du fluide gazeux tel que
sa vitesse ascensionnelle empêche toute entrée de matières solides dans la conduite d'évacuation 7. Une vitesse entre
3 et 7 m/s est normalement suffisante pour empêcher toute introduction de matières solides dans les tubes horizontaux
18.
L'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites ci-avant et bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de l'invention.
En particulier, l'extrémité supérieure de la conduite d'évacuation dans la forme de réalisation selon la figure 1
ne doit pas nécessairement avoir la forme décrite. Cette extrémité peut par exemple avoir une forme arrondie, par exemple être hémisphérique.
L'évacuation des matières indésirables de la conduite d'évacuation ne doit pas nécessairement se faire de la manière décrite, soit par une vis sans fin ou d'une manière pneumatique. N'importe quel dispositif d'évacuation, soit mécanique, soit pneumatique, peut être utilisé à condition qu'il assure une isolation vis-à-vis de la pression atmosphérique extérieure.
Dans les formes décrites, une seule conduite d'évacuation est utilisée. Il est évident que plusieurs conduites d'évacuation peuvent être prévues. Ces conduites peuvent être tout à fait indépendantes ou se joindre par exemple dans une même chambre de stockage.
REVENDICATIONS
1. Procédé d'évacuation de matières indésirables d'un foyer à combustion partielle ou totale à lit fluidisé,caractérisé en ce qu'on évacue,pendant qu'on maintient le lit (6) fluidisé par injection d'un fluide gazeux de fluidisation,ces matières indésirables par gravité à partir de la partie inférieure
du lit fluidisé (6)., à travers au mcins une conduite d'évacuation (7) pourvue à son extrémité supérieure d'au moins une ouverture (8) faisant un angle avec l'horizontale, on refroidit ces matières dans cette conduite (7) et on introduit à travers cette conduite (7) du fluide gazeux
dans le lit fluidisé (6) à une vitesse telle qu'uniquement les matières indésirables sont évacuées.
"Method for removing unwanted material
of a fluidized bed hearth and hearth allowing the application of this process ".
The invention relates to a process for removing undesirable materials from a partial or total combustion hearth with a fluidized bed and in general any fluidized bed brought to high temperature in which phenomena similar to those described below can occur. .
By undesirable materials is meant not only the residues of the fuel introduced into the hearth, but in general all non-combustible materials whose particle size and refractory properties are incompatible with the granular and refractory material which is fluidized in the hearth. This last granular and refractory material maintains by its movement a regular and homogeneous combustion of the fuel introduced into the hearth.
The hearth can be a boiler.
It is known that certain fuels, for example coals for the recovery of heaps, with a high content, that is to say more than 20% by weight, in ashes and in sterile materials, give combustion ashes which contain
residues with a low melting point, in particular due to
the presence of alkaline materials and iron oxides. These residues, maintained at a temperature of about 1000 [deg.] C, that is to say a relatively low temperature for a combustion hearth, can act as fusible cement with a formation of eutectic on the surface of ash grits refractories and refractory grains or fuel from the fluidized bed.
This results in a progressive agglomeration of these grains into large blocks which are no longer fluidized. The fluidizing and combustion air then preferentially passes through the free spaces between these blocks, creating local overheating and accentuating the phenomenon. agglomeration, so that the fluidized bed hearth is gradually put out of service.
Experience has shown that this agglomeration phenomenon is particularly accentuated by the presence of shales in the coal and by a certain amount of grains of coked coal in the fluidized bed. This phenomenon also preferably occurs during intermittent operation of the hearth and during prolonged shutdowns, that is to say when the refractory grains of the fluidized bed are no longer
<EMI ID = 1.1>
The object of the invention is to provide a simple process allowing the evacuation, during combustion, of any undesirable material and in particular any non-combustible material whose particle size and refractory properties differ significantly from those of the refractory grains which make up the bed. fluidized, thus avoiding any agglomeration of these materials in the bed, both during continuous operation and during intermittent operation of the hearth
or during prolonged shutdown of the fireplace.
For this purpose, we evacuate, while maintaining the
fluidized bed by injection of a gaseous fluidizing fluid, these undesirable materials by gravity from the lower part of the fluidized bed, through at least one evacuation pipe provided at its upper end with at least
an opening making an angle with the horizontal, these materials are cooled in this pipe and gaseous fluid is introduced through this pipe into the fluidized bed at a speed such that only the undesirable materials are removed. During combustion, the gaseous fluidization fluid also includes combustion air.
In a particular embodiment of the invention, the discharged materials are cooled to a temperature below 500 [deg.] C.
In an embodiment of the invention preferably applied, gaseous fluid is introduced through the discharge pipe at a speed of the same order of magnitude as the rising speed of the gaseous fluid
fluidization.
The invention also relates to a combustion hearth
fluidized bed which is particularly suitable for applying the method according to one or other of the embodiments mentioned above.
The invention thus relates to a combustion hearth with
fluidized bed, comprising an enclosure, part of which forms
a compartment for the fluidized bed, an inlet for gaseous fluidization fluid opening in the lower part
of the enclosure below the aforementioned compartment and of the means for supplying fluidization fluid, a hearth which is characterized in that it comprises at least one duct for evacuating undesirable materials opening with its upper end into the compartment for the bed
fluidized by at least one opening extending under a
angle to the horizontal, cooling means
<EMI ID = 2.1>
gas from this pipe = with a flow rate such as the speed of fluid leaving through the opening in the compartment for
fluidized bed is such that only undesirable materials can enter by gravity into the evacuation pipe.
In a particular embodiment of the invention, the hearth comprises a grid, the compartment
for the fluidized bed being formed above this grid,
and the discharge pipe opening above the grid.
In a preferably applied embodiment, the enclosure comprises a part forming a wind box
located above the compartment for the fluidized bed,
the evacuation pipe passing through this wind box.
Other features and advantages of the invention will emerge from the description of a process for removing unwanted materials from a fluidized bed hearth and a
hearth allowing the application of this process, according to the invention; this description is given only by way of nonlimiting example and with reference to the accompanying drawings.
Figure 1 shows a schematic vertical section of a fluidized bed combustion furnace provided with a device for removing unwanted materials, according to the invention. 2 shows a sectional view similar to that of Figure 1, but concerning another embodiment of the hearth provided with a discharge device, according to the invention.
In the two figures, the same reference numbers refer to identical elements.
The combustion furnace with a fluidized bed according to the figures comprises in known manner an enclosure bounded by a
vertical wall 1 and a bottom 2.
A horizontal grid 3 divides this enclosure into a wind box 4 below the grid 3 and a compartment 5 for the fluidized bed 6 above this grid 3.
One or more fluidization air supply lines 35 open into the wind boot 4. At least part of this fluidization air forms the combustion air.
The fluidized bed 6 comprises fuel particles such as coal as well as homogeneous refractory grains which are suspended in the fluidized bed
and maintain by their movement a regular and homogeneous combustion of the fuel particles.
Undesirable particles, that is to say granules whose particle size and / or density differ significantly from those of the refractory grains which form part of the fluidized bed, and whose characteristics are therefore incompatible with those of these refractory grains form.
These undesirable materials are, among other things, combustion ashes which contain low residue
melting point causing progressive agglomeration
refractory ash or refractory grease forming part of the fluidized bed.
These unwanted materials are removed using
an evacuation pipe 7, crossing the bottom 2 and
the wind box 4 without communicating with it and opening through its upper part into the lower part of compartment 5.
The upper part of the exhaust pipe 7
is provided with several discharge openings extending in a plane making an angle with the horizontal.
In the discharge pipe 7, the undesirable materials are cooled using cooling water circulating through an annular chamber 9 formed between
at least part of the pipe 7 and a wall 10 surrounding the latter part of the pipe 7. The cooling water is circulated using a pump not shown in the drawings.
Line 7 is connected to a supply line
of gaseous fluid 11 by which gaseous fluid such as air is introduced into the discharge pipe 7 with
a flow such as the speed of this outgoing gaseous fluid
through the openings 8 in the fluidized bed 6 is the same
order of magnitude as the air velocity
fluidization in the bed 6.
For reasons of simplicity, the means for supplying gaseous fluid to the supply line 11 are not shown in the figures. These means can be constituted by a volumetric booster.
In the embodiment of the hearth according to Figure 1, the upper part of the exhaust pipe 7 forms
in enclosure 1,2 a vertical protuberance with square section indicated by the reference numeral 12. The top
of this protuberance 12, located above the grid 3,
is shaped like a point. The four planes forming this point
<EMI ID = 3.1>
In each plane there is an oblong opening 8.
The dimension of the openings 8 is preferably
three times the average size of the undesirable materials which must be removed from the fluidized bed 6.
In its middle part, and above the supply pipe 11, the pipe 7 extending vertically, is
provided with a horizontal grid 13 whose openings have
dimensions of the same order of magnitude as the dimensions of the openings 8.
The annular chamber 9 extends over the entire height
of the part of the pipe located below the bottom 2.
The lower part of the pipe 7 forms a
intermediate storage chamber from which the undesirable materials stored are removed by a worm 14
to a hopper 15.
During combustion in the fluidized bed 6, the
residues of size and / or density different from that
refractory grains that are part of the bed, descend
by gravity in the lower part of the bed and enter
in line 7 through openings 8, openings
through which the gaseous fluid that we introduce comes out
via the supply line 11. This gaseous fluid maintains
the aforementioned residues moving in line 7 above
of the grid 13 for the time necessary for the lowering
of their temperature below 600 [deg.] C to 500 [deg.] C next
the nature of the residue, temperature at which the residue
can no longer agglomerate.
The residues cooled below the above temperature pass through the grid 13 and fall into the
lower part of line 7 from which they are discharged
by the worm screw 14.
The flow of undesirable materials discharged by
the pipe 7 can be adjusted by adjusting the rate of rise of the gaseous fluid introduced through the pipe 11. The flow rate of undesirable materials is determined as a function of the cooling of these materials and of the heat exchange coefficient with the walls of the pipe 7.
This flow rate is adjusted using a valve 16 in
driving 11.
When the grid 13 has round holes
with a diameter of 12 mm, the flow rate of the gaseous fluid introduced through line 11 is chosen such that the speed
gaseous fluid through these openings is located
between 15 to 20 m / s.
Both the size of the holes in the grid 13 and the size of the openings 8 at the top of the pipe 7 are sized according to the nature, dimensions and quantities of the undesirable materials to be removed.
With a fuel for example consisting of coal comprising 40% ash, the total section of the openings 8 is equal to 10% of the section of the enclosure 1 and therefore of the fluidized bed 6. The speed of descent of the residues and the ashes to be evacuated in line 7 is 4 m / hour and the temperature of these materials, which enter line 7 at a temperature of 850 [deg.] C, is lowered
up to 500 [deg.] C. The material flow is then 150 to
200 kg / h / m <2>.
In the embodiment of the hearth according to FIG. 2, the evacuation pipe 7 comprises a vertical tube 17 and a horizontal tube 18 mounted on the tube 17 and communicating through its middle part with the tube 17.
The aforementioned openings 8 are formed by the open ends of the horizontal tube 18.
The vertical tube 17 passes through an opening 19
in the grid 3 and the wind box 4 without communicating
with it.
Below the enclosure 1,2, the vertical tube 17 is surrounded by a wall 10 forming with the tube 17
an annular chamber 9 through which flows
cooling water as in the embodiment according to Figure 1.
A supply pipe 11, in which a valve 16 is mounted and which is connected to a source of gaseous fluid, preferably a volumetric booster, also opens into the vertical tube 17 of the pipe 7, but
below the annular chamber 9.
Below the pipe 11, the vertical tube 17 is provided with two valves 20 and 21 located one under the other.
The lower part of the vertical tube 17 opens into a cooling chamber 22 which is a chamber
double wall. Cooling water circulates in the wall.
23 are mounted in the chamber.
The cooled residues in line 7 and in
the cooling chamber 22 are then evacuated via a line 24 to a hopper 15. Pressurized air is injected through the inlet 25 into this line 24, below the bottom of the cooling chamber 22.
Devices or pumps that circulate water
cooling in the wall of the chamber 22 and which supply air under pressure to the inlet 25 are not shown in the figures for reasons of simplicity.
Undesirable materials in the fluidized bed 6, which could disturb the fluidization and the suspension of the homogeneous refractory grains of the fluidized bed carried
at high temperature, in this case more than 600 [deg.] C, are evacuated in a practically horizontal direction through the horizontal tube 18 of the evacuation pipe
7.
The disposal of said materials is regulated in
regulating the flow rate of the gaseous fluid, in particular of
the air, which is injected through the supply line 11,
this flow determining the rate of climb in the
tube 17.
During normal operation of the fireplace, the valves
5 and 9 are open. Part of the gaseous fluid introduced through line 11 is distributed towards the cooling chamber 22.
We choose this flow rate as the speed of the fluid
gaseous exiting through the openings 8 is such that
particles of fuel and refractory material of normal dimensions do not enter the horizontal tube
18, while on the other hand the materials in the process of agglomeration and therefore the undesirable materials penetrate into this tube.
These unwanted materials descend into the
line 7 and in the cooling chamber 22 with internal flow of granular materials on the jet breakers 23.
These undesirable materials are cooled on the one hand in the vertical tube 17 by the cooling water circulating in the annular chamber 9 and on the other hand in the chamber.
cooling 22 by the water circulating in the wall
from this room. These materials entering at a temperature of
800 [deg.] C in the exhaust pipe 7 are thus cooled to a temperature of 5000 C.
The flow rate of the gaseous fluid introduced by
line 11 preferably so that the speed
of this gaseous fluid in tubes 17 and 18 is the same
order of magnitude as the air velocity
fluidization introduced by the supply line 26, that is to say of the order of 0.5 to 1 m / s.
In a fluidized bed of solid materials, of uniform particle size and of determined density, particles of dimensions significantly larger than the average dimensions of the grains of the bed or of higher density, will descend onto the fluidization grid 3. If these particles find a depression, they will place themselves in this depression. If they find an opening 8, and the speed of the fluid
gaseous that comes out is of the same order of magnitude as
the rate of rise of the fluidizing air in the bed,
the particles will spontaneously enter it.
The length of the horizontal tube 18 is sufficient
so that the materials of the fluidized bed cannot naturally flow into the vertical tube 17 in the event of the fluidization being stopped.
It is also possible to provide a pressurized air tank which can be placed in communication with the pipe.
7 to keep the whole of this pipe under pressure for some time in order to avoid inadvertent re-entry of materials into this pipe.
When valve 20 is closed, all _ = fluid
gas introduced through line 11 is sent to the fluidized bed
6. The flow rate of the gaseous fluid can be chosen such that
its ascending speed prevents any entry of solid matter into the exhaust pipe 7. A speed between
3 and 7 m / s is normally sufficient to prevent any introduction of solid matter into the horizontal tubes
18.
The invention is in no way limited to the embodiments described above and many modifications can be made thereto without departing from the scope of the invention.
In particular, the upper end of the discharge pipe in the embodiment according to Figure 1
does not have to have the form described. This end may for example have a rounded shape, for example be hemispherical.
The removal of undesirable matter from the discharge line need not necessarily be as described, either by an endless screw or pneumatically. Any evacuation device, either mechanical or pneumatic, can be used provided that it insulates against external atmospheric pressure.
In the described forms, only one discharge pipe is used. It is obvious that several evacuation pipes can be provided. These pipes can be completely independent or join for example in the same storage chamber.
CLAIMS
1. Method for removing undesirable materials from a partial or total combustion hearth in a fluidized bed, characterized in that one evacuates, while the fluidized bed (6) is maintained by injection of a gaseous fluidization fluid , these unwanted materials by gravity from the bottom
of the fluidized bed (6)., through mcins a discharge pipe (7) provided at its upper end with at least one opening (8) making an angle with the horizontal, these materials are cooled in this pipe ( 7) and gaseous fluid is introduced through this pipe (7)
in the fluidized bed (6) at a speed such that only the undesirable materials are removed.