FR2666871A1 - Installation for producing heat from a fuel burnt in a boiler connected to the base of an industrial chimney - Google Patents

Abstract

The present invention relates to an installation for producing heat from a fuel burnt in a boiler (1) provided with a burner (2) and connected to the base of an industrial chimney (4) of the type with a double wall, that is to say including an inner wall (5) and an outer wall (6), coaxial with the inner wall (5), and delimiting, with the latter, an annular space (7). This installation is characterised in that the annular space (7) of the chimney (4), delimited between its two coaxial walls (5, 6), is open at its upper end in order to constitute an entry orifice (9) for the ambient air, and it is connected, at its lower part, to the suction side of a ventilator (fan) (13), the expulsion side of which communicates with the inside of the burner (2) of the boiler (1).

Description

La présente invention concerne une installation de production de chaleur à partir d'un combustible brûlé dans une chaudiére pourvue d'un brûleur et reliée, par une canalisation d'évacuation des gaz de combustion, à la base d'une cheminée industrielle. The present invention relates to an installation for producing heat from a fuel burned in a boiler provided with a burner and connected, by a flue gas evacuation pipe, to the base of an industrial chimney.

I1 est courant d'utiliser, dans l'industrie, la combustion d'un combustible solide, liquide ou gazeux pour produire de la chaleur elle-même utilisée, par exemple, pour le chauffage de locaux ou à d'autres fins industrielles. On connaît par exemple, à ce jour, des centrales thermiques fonctionnant généralement soit à partir de charbon soit à partir de fioul, des usines d'incinération d'ordures, des fours de traitement thermique etc... Dans toutes ces installations des gaz de combustion sont évacués dans l'atmosphère en passant à travers une cheminée verticale de hauteur suffisante pour pouvoir assurer une dilution appropriée de ces gaz. It is common to use, in industry, the combustion of solid, liquid or gaseous fuel to produce heat which is itself used, for example, for space heating or for other industrial purposes. To date, for example, thermal power plants generally operating either from coal or from fuel oil, garbage incineration plants, heat treatment ovens, etc. are known. combustion are evacuated into the atmosphere by passing through a vertical chimney of sufficient height to be able to ensure an appropriate dilution of these gases.

Les cheminées industrielles connues actuellement sont réalisées soit en maçonnerie, (empilage de briques), soit en métal. Parmi les cheminées métalliques on connaît déjà, ainsi qu'il est décrit dans le brevet FR-A-2 250 360, des cheminées à double paroi comportant une paroi tubulaire externe, formant un corps porteur, et une paroi tubulaire interne formant un conduit de gaz et supportée par la paroi tubulaire externe. Les deux parois interne et externe coaxiales délimitent ainsi entre elles un espace annulaire qui constitue une lame d'air isolante ou qui est rempli d'un matériau isolant. The industrial chimneys currently known are made either of masonry (stacking bricks) or of metal. Among the metal chimneys we already know, as described in patent FR-A-2 250 360, double-walled chimneys comprising an external tubular wall, forming a support body, and an internal tubular wall forming a duct. gas and supported by the outer tubular wall. The two coaxial inner and outer walls thus delimit between them an annular space which constitutes an insulating air space or which is filled with an insulating material.

La présente invention concerne des perfectionnements apportés à une installation de production de chaleur utilisant une cheminée à double paroi dans le but d'augmenter le rendement d'une telle installation et la longévité de la cheminée. The present invention relates to improvements made to a heat production installation using a double wall chimney with the aim of increasing the efficiency of such an installation and the longevity of the chimney.

A cet effet cette installation de production de chaleur à partir d'un combustible brûlé dans une chaudière pourvue d'un brûleur et reliée, par une canalisation d'évacuation des gaz de combustion, à la base d'une cheminée industrielle du type à double paroi, c'est-à-dire comportant une paroi interne constituant un conduit tubulaire parcouru par les gaz de combustion dans le sens ascendant, et une paroi externe coaxiale avec la paroi interne et délimitant, avec celle-ci, un espace annulaire, est caractérisée en ce que l'espace annulaire de la cheminée, délimité entre ses deux parois coaxiales, est ouvert à son extrémité supérieure, pour constituer un orifice d'entrée de l'air ambiant et il est relié, à sa partie inférieure, au côté aspiration d'un ventilateur dont le côté refoulement communique avec l'intérieur du brûleur de la chaudière. To this end, this installation for producing heat from a fuel burned in a boiler provided with a burner and connected, by a flue gas evacuation pipe, to the base of an industrial chimney of the double type. wall, that is to say comprising an internal wall constituting a tubular conduit traversed by the combustion gases in the ascending direction, and an external wall coaxial with the internal wall and delimiting, with the latter, an annular space, is characterized in that the annular space of the chimney, delimited between its two coaxial walls, is open at its upper end, to constitute an orifice for the entry of ambient air and it is connected, at its lower part, to the side suction of a fan, the discharge side of which communicates with the interior of the boiler burner.

L'installation de production de chaleur suivant l'invention offre ainsi l'avantage que la cheminée à double paroi est utilisée en quelque sorte, pratiquement sur la totalité de sa hauteur, en tant qu'échangeur de chaleur à contre-courant, du fait que, lorsque le ventilateur est mis en service, il aspire, dans l'espace annulaire de la cheminée, un courant d'air atmosphérique s'écoulant de haut en bas et s'échauffant par conséquent progressivement par suite de son contact avec la paroi tubulaire interne parcourue à l'intérieur par le courant ascendant des gaz de combustion. L'air qui est ainsi aspiré et réchauffé grâce à la récupération de la chaleur provenant des gaz de combustion, est utilisé dans le brûleur, comme air de combustion, et du fait qu'il se trouve être déjà préchauffé, on obtient une amélioration du rendement de la chaudière. The installation for producing heat according to the invention thus offers the advantage that the double-walled chimney is used in some way, practically over its entire height, as a countercurrent heat exchanger, because that, when the fan is put into service, it draws, in the annular space of the chimney, a current of atmospheric air flowing from top to bottom and consequently gradually heating up as a result of its contact with the wall internal tubular traversed inside by the updraft of combustion gases. The air which is thus sucked in and heated through the recovery of the heat from the combustion gases is used in the burner as combustion air, and since it happens to be already preheated, an improvement in the efficiency is obtained. boiler performance.

On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé qui est une vue en élévation schématique, partiellement en coupe verticale, d'une installation de production de chaleur suivant l'invention. An embodiment of the present invention will be described below, by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawing which is a schematic elevation view, partially in vertical section, of a heat production installation. according to the invention.

L'installation de production de chaleur qui est représentée schématiquement sur le dessin comprend une chaudière 1 pourvue d'un brûleur 2 d'un combustible de tout type approprié. Cette chaudière 1 communique, par une canalisation 3 d'évacuation des gaz de combustion, avec la base d'une cheminée industrielle 4. Cette cheminée 4 est du type à double paroi métallique et elle comporte une paroi interne 5 et une paroi externe coaxiale 6. La paroi interne 5 forme un conduit tubulaire ouvert à son extrémité supérieure Sa, constituant un orifice supérieur de sortie des gaz de combustion, et fermé à son extrémité inférieure, par un fond 5b. Le conduit tubulaire interne est parcouru par les gaz de combustion dans le sens ascendant, ainsi qu'il est indiqué par les flèches f.La paroi externe coaxiale 6 délimite, avec la paroi interne 5, un espace annulaire 7 et cette paroi interne 5 est portée par la paroi externe 6, par l'intermédiaire d'entretoises radiales 8, permettant une dilatation différentielle entre les deux parois 5 et 6. The heat production installation which is shown diagrammatically in the drawing comprises a boiler 1 provided with a burner 2 of a fuel of any suitable type. This boiler 1 communicates, via a pipe 3 for evacuating combustion gases, with the base of an industrial chimney 4. This chimney 4 is of the double metal wall type and it has an internal wall 5 and a coaxial external wall 6 The internal wall 5 forms a tubular conduit open at its upper end Sa, constituting an upper orifice for the outlet of the combustion gases, and closed at its lower end, by a bottom 5b. The internal tubular duct is traversed by the combustion gases in the ascending direction, as indicated by the arrows f. The coaxial external wall 6 defines, with the internal wall 5, an annular space 7 and this internal wall 5 is carried by the external wall 6, by means of radial spacers 8, allowing differential expansion between the two walls 5 and 6.

Suivant l'invention la paroi externe 6 est ouverte à son extrémité supérieure 6a de manière à délimiter, à cette endroit, un orifice annulaire 9 avec la paroi interne 5 dont l'extrémité supérieure 5a se trouve à un niveau supérieur à celui de l'extrémité supérieure 6a de la paroi externe 6. Par ailleurs la partie inférieure de la paroi externe 6 présente une ouverture 11 qui est reliée, par un conduit 12, au côté aspiration d'un ventilateur 13. Ce ventilateur 13 peut être prévu à l'extérieur de la chaudière 1 ou bien encore il peut faire partie de la chaudière 1 elle-même. Le côté refoulement de ce ventilateur est relié, par un conduit 14, au brûleur 2. According to the invention the external wall 6 is open at its upper end 6a so as to delimit, at this point, an annular orifice 9 with the internal wall 5 whose upper end 5a is at a level higher than that of the upper end 6a of the external wall 6. Furthermore, the lower part of the external wall 6 has an opening 11 which is connected, by a conduit 12, to the suction side of a fan 13. This fan 13 can be provided at the outside of boiler 1 or alternatively it can be part of boiler 1 itself. The discharge side of this fan is connected, by a duct 14, to the burner 2.

Par conséquent, lorsque l'installation de production de chaleur suivant l'invention est en service, créant un courant ascendant de gaz de combustion chauds à l'intérieur de la paroi interne tubulaire 5, comme il est indiqué par les flèches f, la mise en service du ventilateur 13 a pour effet de provoquer le passage, dans l'espace annulaire 7, d'un courant atmosphérique descendant, tel que représenté par les flèches fl. Ce courant est en effet aspiré vers le bas, à travers l'orifice annulaire supérieur 9, par suite de la dépression créée à la base de l'espace annulaire 7, par le ventilateur 13. Le courant d'air descendant lèche par conséquent la paroi interne 5, chauffée à l'intérieur par les gaz de combustion, et il s'échauffe progressivement lors de son parcours vers le bas. Cet air qui est ainsi préchauffé par suite de son passage à travers l'échangeur de chaleur à contre-courant que constitue la cheminée 4, est ensuite introduit, à travers le conduit 12, le ventilateur 13 et le conduit 14, dans le brûleur 2 où il est utilisé en tant qu'air de combustion préchauffé, ce qui améliore sensiblement le rendement de l'installation. Consequently, when the heat generating installation according to the invention is in operation, creating an upward flow of hot combustion gases inside the internal tubular wall 5, as indicated by the arrows f, the setting in operation of the fan 13 has the effect of causing the passage, in the annular space 7, of a descending atmospheric current, as represented by the arrows fl. This current is in fact sucked down, through the upper annular orifice 9, as a result of the vacuum created at the base of the annular space 7, by the fan 13. The descending air flow consequently licks the internal wall 5, heated inside by the combustion gases, and it gradually heats up during its downward course. This air, which is thus preheated as a result of its passage through the counter-current heat exchanger that constitutes the chimney 4, is then introduced, through the duct 12, the fan 13 and the duct 14, into the burner 2 where it is used as preheated combustion air, which significantly improves the efficiency of the installation.

Naturellement, comme il a été indiqué précédemment, l'extrémité supérieure 5a de la paroi interne 5 est située à un niveau supérieur à celui de l'extrémité supérieure 6a de la paroi externe 6, la différence de niveau étant suffisante pour éviter qu'une partie des gaz de combustion évacués dans l'atmosphère ne soit réaspirée vers le bas dans l'espace annulaire 7.  Naturally, as indicated above, the upper end 5a of the internal wall 5 is situated at a level higher than that of the upper end 6a of the external wall 6, the difference in level being sufficient to prevent a part of the combustion gases discharged into the atmosphere is not sucked back down into the annular space 7.

Claims (2)

REVENDICATIONS 1.- Installation de production de chaleur à partir d'un combustible brûlé dans une chaudière (1) pourvue d'un brûleur (2) et reliée, par une canalisation (3) d'évacuation des gaz de combustion, à la base d'une cheminée industrielle (4) du type à double paroi, c'est-à-dire comportant une paroi interne (5) constituant un conduit tubulaire parcouru par les gaz de combustion dans le sens ascendant, et une paroi externe (6) coaxiale avec la paroi interne (5) et délimitant, avec celle-ci, un espace annulaire (7), caractérisée en ce que l'espace annulaire (7) de la cheminée (4), délimité entre ses deux parois coaxiales (5,6), est ouvert à son extrémité supérieure, pour constituer un orifice (9) d'entrée de l'air ambiant et il est relié, à sa partie inférieure, au côté aspiration d'un ventilateur (13) dont le côté refoulement communique avec l'intérieur du brûleur (2) de la chaudière (1).  1.- Installation for producing heat from a fuel burned in a boiler (1) provided with a burner (2) and connected, by a pipe (3) for evacuating combustion gases, to the base d '' an industrial chimney (4) of the double wall type, that is to say comprising an internal wall (5) constituting a tubular duct traversed by the combustion gases in the ascending direction, and an external wall (6) coaxial with the internal wall (5) and delimiting, with the latter, an annular space (7), characterized in that the annular space (7) of the chimney (4), delimited between its two coaxial walls (5,6 ), is open at its upper end, to constitute an orifice (9) for entering the ambient air and it is connected, at its lower part, to the suction side of a fan (13) whose discharge side communicates with inside the burner (2) of the boiler (1). 2.- Installation suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'extrémité supérieure (5a) de la paroi interne (5) se trouve à un niveau supérieur à celui de l'extrémité supérieure (6a) de la paroi externe (6).  2.- Installation according to claim 1 characterized in that the upper end (5a) of the inner wall (5) is located at a level higher than that of the upper end (6a) of the outer wall (6).