FR2671166A1 - Boiler specially designed for burning wood scraps - Google Patents
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Abstract
Description
"Chaufferie spécialement conçue pour la combustion de bois déchiqueté"."Boiler room specially designed for the combustion of wood chips".
La présente invention concerne une chaufferie spécialement conçue pour la combustion de bois déchiqueté. The present invention relates to a boiler room specially designed for the combustion of wood chips.
L'exploitation forestière et les entreprises de transformation génèrent d'importants volumes de produits connexes (dosses délignures) et de déchets (sciure, écorces...) qui sont à ce jour pas ou très peu valorisés. Logging and processing companies generate large volumes of related products (edging files) and waste (sawdust, bark, etc.) which have so far been little or little valued.
Or, la raréfaction et le prix croissant des sources d'énergie traditionnelles fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel, ...) incitent les scientifiques à rechercher des énergies nouvelles de substitution telles que par exemple l'énergie nucléaire ou l'énergie solaire. Ce faisant, il est toutefois nécessaire de tenir compte d'un certain nombre d'impératifs dont les plus importants sont liés à la pollution. However, the scarcity and increasing price of traditional fossil energy sources (coal, oil, natural gas, etc.) encourage scientists to seek new alternative energies such as, for example, nuclear or solar energy. . In doing so, however, it is necessary to take into account a number of imperatives, the most important of which are linked to pollution.
Or, on s'est rendu compte que, en raison de l'augmentation susmentionnée du prix du pétrole, l'utilisation en tant que source d'énergie du bois déchiqueté pouvait devenir compétitive pour certaines applications. Cette constatation ouvre des perspectives d'autant plus intéressantes que le bois présente l'avantage de favoriser les créations d'emploi (4 à 5 fois plus que le pétrole ou le gaz pour une meme quantité d'énergie produite et livrée) et de préserver l'environnement étant donné que, à la différence des combustibles fossiles, il ne rejette pas de polluants gazeux comme le dioxyde de soufre ou les oxydes d'azote. However, it has been realized that, due to the aforementioned increase in the price of oil, the use of wood chips as an energy source could become competitive for certain applications. This observation opens up prospects all the more interesting since wood has the advantage of promoting job creation (4 to 5 times more than oil or gas for the same amount of energy produced and delivered) and preserving the environment since, unlike fossil fuels, it does not release gaseous pollutants such as sulfur dioxide or nitrogen oxides.
Compte tenu des considérations susmentionnées, les industriels ont déjà proposé plusieurs types de chaufferies spécialement conçues pour la combustion de bois déchiqueté : celles-ci ne s'avèrent cependant économiquement viables que pour des puissances dépassant environ 500 kw, et les économies de combustible réalisées sont insuffisantes pour permettre leur transposition à des équipements plus modestes, compte tenu du "surinvestissement" nécessaire au départ. Given the above considerations, manufacturers have already proposed several types of boilers specially designed for the combustion of wood chips: these prove to be economically viable only for powers exceeding around 500 kW, and the fuel savings achieved are insufficient to allow their transposition to more modest equipment, taking into account the "overinvestment" necessary at the start.
La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient en proposant une chaudière spécialement conçue pour la combustion de bois déchiqueté et d'autres déchets de bois broyés, dont le coût ne soit pas prohibitif pour des installations de faible puissance (petits collectifs : groupes scolaires, maisons de retraite, ensemble de pavillons
HLM, piscines, ...).The object of the present invention is to remedy this drawback by proposing a boiler specially designed for the combustion of shredded wood and other crushed wood waste, the cost of which is not prohibitive for low-power installations (small groups: groups schools, retirement homes, set of pavilions
HLM, swimming pools, ...).
Cette chaufferie comporte de manière classique des organes d'alimentation automatique du bois déchiqueté, un brûleur associé à une chaudière et coopérant avec des ventilateurs de soufflage d'air primaire et d'air secondaire faisant office de comburant, ainsi qu'un automate programmable permettant de commander l'ensemble des fonctions mécaniques et thermiques de la chaufferie. Celle-ci se distingue essentiellement par la configuration particulière du brûleur qui permet d'obtenir un rendement énergétique remarquable. This boiler room conventionally comprises automatic feed elements for the shredded wood, a burner associated with a boiler and cooperating with primary and secondary air blowing fans acting as oxidizer, as well as a programmable controller allowing to control all the mechanical and thermal functions of the boiler room. This is essentially distinguished by the particular configuration of the burner, which enables remarkable energy efficiency to be obtained.
Selon l'invention, le brûleur de la chaufferie est à cet effet constitué par une première enceinte ou enceinte extérieure horizontale essentiellement cylindrique ; une seconde enceinte, notamment de section polygonale, destinée à recevoir le bois déchiqueté et délimitant à sa partie interne une chambre de brûlage subdivisée en une chambre amont de séchage, de gazéification et de pyrolyse du bois déchiqueté, et une chambre aval de combustion des résidus charbonneux, ainsi que par des organes de répartition de l'air primaire entre la chambre amont et la chambre aval. According to the invention, the boiler room burner is for this purpose constituted by a first enclosure or essentially cylindrical horizontal outer enclosure; a second enclosure, in particular of polygonal section, intended to receive the shredded wood and delimiting at its internal part a burning chamber subdivided into an upstream chamber for drying, gasification and pyrolysis of the shredded wood, and a downstream chamber for combustion of the residues carbonaceous, as well as by primary air distribution members between the upstream chamber and the downstream chamber.
Conformément à l'invention, la seconde enceinte est disposée coaxialement à l'intérieur de l'enceinte extérieure et coopère avec celle-ci pour définir, d'une part, une chambre périphérique inférieure associée à un premier ventilateur pour canaliser l'air primaire et l'introduire dans le bois déchiqueté de façon à permettre son brûlage en couches minces et stables, et, d'autre part, une chambre périphérique supérieure associée à un second ventilateur pour canaliser l'air secondaire et l'introduire dans la chaudière de façon à permettre la formation et le développement de la flamme à ce niveau. According to the invention, the second enclosure is arranged coaxially inside the exterior enclosure and cooperates with the latter to define, on the one hand, a lower peripheral chamber associated with a first fan for channeling the primary air and introduce it into the shredded wood so as to allow it to burn in thin and stable layers, and, on the other hand, an upper peripheral chamber associated with a second fan to channel the secondary air and introduce it into the boiler. so as to allow the formation and development of the flame at this level.
Dans cet exposé, les termes amont et aval se rapportent au sens de circulation de l'air primaire ou de l'air secondaire. In this presentation, the terms upstream and downstream relate to the direction of circulation of the primary air or of the secondary air.
Il convient d'insister sur l'importance de la répartition uniforme de l'air primaire sur la totalité de la chambre de brûlage, et donc entre la chambre amont et la chambre aval : il est en effet essentiel que la chambre amont reçoive une quantité de comburant suffisante pour permettre un séchage une pyrolyse et une gazéification homogènes du bois. It is important to stress the importance of the uniform distribution of the primary air over the entire burning chamber, and therefore between the upstream chamber and the downstream chamber: it is indeed essential that the upstream chamber receives a quantity of sufficient oxidizer to allow drying, pyrolysis and uniform gasification of the wood.
Conformément à l'invention, on peut associer au brûleur une chaudière classique, notamment une chaudière à lame d'eau surmontée d'un échangeur à tube de fumée permettant de rejeter les fumées après passage dans un cyclone dépoussiéreur à une température de l'ordre de 200"C ; les pertes de charge peuvent être compensées par un extracteur de fumée mettant la chaudière en légère dépression, ce qui écarte les risques de remontée de feu et de fumée dans le tube d'amenée du combustible. In accordance with the invention, a conventional boiler can be associated with the burner, in particular a water-blade boiler surmounted by a smoke tube exchanger making it possible to reject the fumes after passing through a cyclone dust collector at a temperature of the order of 200 "C; the pressure losses can be compensated by a smoke extractor putting the boiler in slight depression, which eliminates the risks of rising fire and smoke in the fuel supply tube.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'enceinte intérieure, hexagonale est constituée par l'association de deux augets en acier inoxydable réfractaire superposés, à savoir un auget supérieur formant voûte, muni d'ailettes de refroidissement, et un auget inférieur formant grille percé d'une multitude de perforations de façon à permettre l'introduction de l'air primaire dans le bois déchiqueté à brûler. According to another characteristic of the invention, the internal hexagonal enclosure is formed by the association of two superimposed refractory stainless steel buckets, namely an upper bucket forming a vault, provided with cooling fins, and a lower bucket forming grid pierced with a multitude of perforations so as to allow the introduction of primary air into the shredded wood to be burned.
La fixation d'ailettes sur la face externe de la voûte, essentiellement perpendiculairement à celle-ci, s'est avérée indispensable pour éviter une surchauffe de la chambre de brûlage. The fixing of fins on the external face of the vault, essentially perpendicular to the latter, has proved essential to avoid overheating of the burn chamber.
Le nombre et les dimensions des trous doivent être choisis de manière à éviter tout risque de chute de bois dans la chambre périphérique inférieure, mais, parallèlement, à garantir une surface d'aération suffisante : il est en outre primordial que le brûlage du bois ne s'effectue pas en lit fluidisé, mais, en couches minces et stables. The number and dimensions of the holes must be chosen so as to avoid any risk of falling wood in the lower peripheral chamber, but, at the same time, to guarantee a sufficient ventilation surface: it is also essential that the burning of the wood does not not in a fluidized bed, but in thin, stable layers.
Un autre impératif essentiel conformément à l'invention consiste à éviter tout colmatage de la chambre périphérique inférieure par des cendres pouvant s'y rassembler suite à la combustion du bois il est donc indispensable de prévoir des organes d'évacuation des cendres. Another essential imperative in accordance with the invention consists in avoiding any clogging of the lower peripheral chamber by ashes which can collect thereon following the combustion of the wood. It is therefore essential to provide for bodies for evacuating the ashes.
A cet effet, et selon une autre caractéristique de l'invention, les chambres périphériques sont fermées à leur partie aval par une couronne comportant un orifice central de configuration correspondant à celle de l'enceinte intérieure, ainsi que, d'une part, à sa partie supérieure des trous de passage de l'air secondaire, et, d'autre part, à sa partie inférieure au moins un trou d'évacuation des cendres sous l'action du flux d'air primaire. To this end, and according to another characteristic of the invention, the peripheral chambers are closed at their downstream part by a crown comprising a central orifice of configuration corresponding to that of the interior enclosure, as well as, on the one hand, at its upper part of the secondary air passage holes, and, on the other hand, at its lower part at least one ash discharge hole under the action of the primary air flow.
Il est important de faire en sorte que la vitesse de l'air primaire ne soit pas trop importante pour empêcher tout envol de particules de bois dans la chaudière. It is important to ensure that the speed of the primary air is not too high to prevent any flight of wood particles in the boiler.
La configuration, (en particulier le nombre et les dimensions) des trous de passage de l'air secondaire, est elle aussi essentielle : il est en effet impératif d'obtenir une flamme se développant convenablement dans la chaudière ; dans ce but, il est nécessaire que l'air secondaire soit réparti en petits filets d'air suffisamment puissants pour pouvoir se mélanger au gaz de pyrolyse. The configuration, (in particular the number and dimensions) of the secondary air passage holes, is also essential: it is indeed imperative to obtain a flame developing properly in the boiler; for this purpose, it is necessary that the secondary air is divided into small air streams sufficiently powerful to be able to mix with the pyrolysis gas.
Il convient toutefois d'éviter la création dans la chaudière de perturbations pouvant être nuisibles au développement de la flamme. Dans ce but, il est possible de prévoir également un certain nombre de perforations au niveau de l'extrémité aval de la voûte, de façon à rabattre une partie de l'air secondaire, sur la partie aval de la chambre de brûlage. However, avoid creating disturbances in the boiler that could be harmful to the development of the flame. For this purpose, it is possible to also provide a certain number of perforations at the level of the downstream end of the vault, so as to bring down part of the secondary air, on the downstream part of the burning chamber.
Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les organes de répartition de l'air primaire entre la chambre amont et la chambre aval sont constitués par une chicane bloquant en partie le passage du flux d'air primaire dans la zone de séparation entre les deux chambres et coopérant avec des organes d'obturation des perforations de la grille dans cette zone. According to a preferred characteristic of the invention, the primary air distribution members between the upstream chamber and the downstream chamber are constituted by a baffle partially blocking the passage of the primary air flow in the separation zone between the two chambers and cooperating with members for closing the perforations of the grid in this zone.
L'expérience a prouvé que la chicane devait être placée environ aux deux tiers de la longueur de la chambre de brûlage ; sa présence permet d'éviter que la majeure partie du flux d'air primaire se dirige vers la partie aval de la chambre de brûlage, en venant "lessiver" les résidus charbonneux se trouvant à ce niveau, ce qui aurait pour conséquence d'entraîner des envols néfastes de particules charbonneuses. Experience has shown that the baffle should be placed about two-thirds the length of the burn chamber; its presence makes it possible to prevent the major part of the primary air flow going towards the downstream part of the burning chamber, by "washing" the carbonaceous residues being at this level, which would have the consequence of entraining harmful take-offs of carbonaceous particles.
L'expérience a en outre prouvé qu'il est indispensable d'obturer les perforations de la grille situées au niveau de la chicane afin de ne pas créer une circulation trop importante et donc déséquilibrée de l'air primaire dans les orifices se trouvant à ce niveau. Experience has also shown that it is essential to close off the perforations in the grid located at the level of the baffle so as not to create an excessive and therefore unbalanced circulation of primary air in the orifices located at this point. level.
Un autre aspect essentiel de l'invention est lié à la configuration particulière des organes d'alimentation automatique du bois déchiqueté dans la chambre de brûlage. Another essential aspect of the invention is linked to the particular configuration of the automatic feeding devices for the wood chips in the burning chamber.
Dans les chaufferies de l'art antérieur, le bois était en effet le plus souvent alimenté au moyen d'un système de vis sans fin provoquant des risques de blocages ou de bourrages, et surtout entraînant des risques d'incendie par suite de remontées de la flamme, en raison de l'absence d'une rupture physique entre la chambre de brûlage et les organes d'alimentation. In the boilers of the prior art, the wood was in fact most often supplied by means of a worm screw system causing the risk of blockages or jams, and above all causing the risk of fire as a result of rising the flame, due to the absence of a physical rupture between the burn chamber and the feed members.
Les organes d'alimentation automatique en bois déchiqueté de la chaufferie conforme à l'invention permettent de remédier à ces inconvénients ; ils sont caractérisés en ce qu'ils comportent - un réservoir de stockage au fond duquel se déplace,
selon un mouvement de va-et-vient, un organe de
raclage principal susceptible de pousser le bois
déchiqueté dans une goulotte située en contre-bas du
réservoir, - un canal d'amenée placé dans le prolongement de la
goulotte et au fond duquel se déplace également un
organe de raclage auxiliaire selon un mouvement de
va-et-vient essentiellement perpendiculaire au
mouvement de l'organe de raclage principal pour
pousser le bois déchiqueté dans la chambre d'un
piston injecteur, - un tube conique permettant de faire communiquer la
chambre du piston injecteur et la chambre de
brûlage, et - une centrale hydraulique permettant de commander les
mouvements des organes de raclage principal et
auxiliaire ainsi que du piston injecteur.The automatic shredded wood feed members of the boiler room according to the invention make it possible to remedy these drawbacks; they are characterized in that they include - a storage tank at the bottom of which moves,
in a back and forth movement, an organ of
main scraping likely to push the wood
shredded in a chute located below the
reservoir, - a supply channel placed in the extension of the
chute and at the bottom of which also moves a
auxiliary scraping device according to a movement of
back and forth essentially perpendicular to the
movement of the main scraping device for
push the shredded wood into the room of a
injector piston, - a conical tube allowing communication between the
injector piston chamber and the
burning, and - a hydraulic unit for controlling the
movements of the main scraping members and
auxiliary as well as the injector piston.
Les organes d'alimentation automatique du bois déchiqueté sont ainsi constitués par trois organes "poussoirs" montés "en cascade" perpendiculairement les uns aux autres, qui permettent une distribution dosée et sans à-coup du bois dans la chambre de brûlage. Cette configuration comporte deux atouts majeurs liés, d'une part, à sa grande compacité qui limite l'emprise au sol de la chaufferie, et, d'autre part, à sa grande fiabilité liée au fait qu'il n'est fait appel qu'à une seule énergie motrice, l'énergie hydraulique, pour animer des mouvements lents, en cascade, commandés par l'ensemble centrale hydraulique/automate programmable. The automatic feeding devices for the shredded wood are thus constituted by three "pusher" members mounted "in cascade" perpendicularly to one another, which allow a metered and smooth distribution of the wood in the burning chamber. This configuration has two major advantages linked, on the one hand, to its great compactness which limits the footprint of the boiler room, and, on the other hand, to its high reliability linked to the fact that it is not used with only one driving energy, hydraulic energy, to animate slow movements, in cascade, controlled by the hydraulic central unit / programmable controller.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les organes de raclage principal et auxiliaire sont respectivement constitués par une série de barres de raclage montées parallèlement et coopérant avec au moins un vérin hydraulique, les barres de raclage, à section en forme de delta asymétrique, comportant une face avant pentue dirigée vers la goulotte/la chambre du piston injecteur, et une face arrière plus inclinée. According to another characteristic of the invention, the main and auxiliary scraper members are respectively constituted by a series of scraper bars mounted in parallel and cooperating with at least one hydraulic cylinder, the scraper bars, with an asymmetric delta-shaped section, comprising a sloping front face directed towards the trough / chamber of the injector piston, and a more inclined rear face.
Conformément à cette configuration, lors de leur mouvement de va-et-vient, les barres de raclage poussent d'abord le bois déchiqueté vers la goulotte ou la chambre du piston injecteur, avant de pénétrer, au retour, dans la masse de bois, permettant ainsi d'éviter tout risque de voûtages et de bourrages, et ce, quelle que soit la granulométrie du bois. In accordance with this configuration, during their reciprocating movement, the scraper bars first push the shredded wood towards the chute or the chamber of the injector piston, before penetrating, on the return, into the mass of wood, thus avoiding any risk of vaulting and jamming, regardless of the grain size of the wood.
Pour améliorer encore les caractéristiques de la distribution du bois déchiqueté, il est avantageux de prévoir, selon une autre caractéristique de l'invention, des barres de raclage fixes montées parallèlement aux barres de raclage mobiles et coopérant avec celles-ci pour empêcher le bois déchiqueté de reculer dans le réservoir de stockage ou dans le canal d'amenée. To further improve the characteristics of the distribution of shredded wood, it is advantageous to provide, according to another characteristic of the invention, fixed scraper bars mounted parallel to the movable scraper bars and cooperating therewith to prevent the shredded wood to move back into the storage tank or into the intake channel.
Par ailleurs, et selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu des organes de sécurité permettant d'obturer automatiquement la chambre du piston injecteur en cas de panne d'électricité de façon à exclure tout risque de remontée du feu. Ces organes peuvent etre en particulier constitués par un accumulateur à boule d'azote. Furthermore, and according to another characteristic of the invention, there are provided safety members making it possible to automatically shut off the chamber of the injector piston in the event of a power failure so as to exclude any risk of the fire rising. These organs can in particular be constituted by a nitrogen ball accumulator.
La chaufferie conforme à l'invention peut bien entendu également comporter d'autres organes de sécurité, classiques, dans le but d'éviter d'éventuels disfonctionnements ou d'en limiter les conséquences. The boiler room according to the invention can of course also include other safety devices, conventional, in order to avoid possible malfunctions or limit the consequences.
On peut, à titre d'exemple, concevoir d'équiper la centrale hydraulique d'organes de sécurité permettant d'inverser la marche des vérins, notamment en présence d'un corps étranger, ou, d'arrêter le piston injecteur en cas d'extinction du foyer. It is possible, for example, to equip the hydraulic unit with safety devices making it possible to reverse the operation of the jacks, in particular in the presence of a foreign body, or to stop the injector piston in the event of extinction of the hearth.
On peut par ailleurs prévoir une vanne thermostatique, raccordée au réseau d'eau de ville et située au-dessus du canal d'amenée, susceptible de s'ouvrir sous l'effet d'une élévation de température pour inonder le combustible. One can also provide a thermostatic valve, connected to the city water network and located above the intake channel, capable of opening under the effect of a rise in temperature to flood the fuel.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'automate programmable comporte des organes permettant de commander les vérins hydrauliques associés aux organes de raclage principal et auxiliaire ainsi que le piston injecteur, et donc d'ajuster le débit de bois déchiqueté introduit dans la chambre de brûlage, ainsi que des organes permettant de faire varier les débits d'air comburant soufflé par le premier et par le second ventilateur en fonction des caractéristiques du bois déchiqueté, en particulier de son taux d'humidité, et de la teneur en oxygène des gaz s'échappant de la chaudière. According to another characteristic of the invention, the programmable automaton comprises members making it possible to control the hydraulic jacks associated with the main and auxiliary scraping members as well as the injector piston, and therefore to adjust the flow of shredded wood introduced into the chamber of burning, as well as organs making it possible to vary the flow rates of combustion air blown by the first and by the second fan as a function of the characteristics of the wood chips, in particular its moisture content, and the oxygen content of the gas escaping from the boiler.
Les caractéristiques de la chaufferie qui fait l'objet de 1 invention seront décrites plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue générale de la chaufferie,
- la figure 2 est une vue de face du brûleur,
- la figure 3 est une coupe transversale schématique de ce même brûleur,
- la figure 4 est une vue en perspective représentant 1' enceinte intérieure,
- la figure 5 représente les organes de répartition de l'air primaire,
- la figure 6 est une vue de face de la couronne.The characteristics of the boiler room which is the subject of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings in which
FIG. 1 is a general view of the boiler room,
FIG. 2 is a front view of the burner,
FIG. 3 is a schematic cross section of this same burner,
FIG. 4 is a perspective view showing the interior enclosure,
FIG. 5 represents the primary air distribution members,
- Figure 6 is a front view of the crown.
- la figure 7 est une coupe schématique de l'installation représentant plus précisément les organes d'alimentation. - Figure 7 is a schematic section of the installation showing more precisely the feed members.
- la figure 8 est une vue en coupe selon l'axe 8-8 de la figure 7. - Figure 8 is a sectional view along the axis 8-8 of Figure 7.
Selon la figure 1, la chaufferie est schématiquement constituée d'un réservoir de stockage 1 du bois déchiqueté 2 associé à des organes d'alimentation A qui seront décrits plus en détail dans la suite de cet exposé, ainsi que d'un brûleur 3 et d'un automate programmable B. According to FIG. 1, the boiler room is schematically constituted by a storage tank 1 for shredded wood 2 associated with supply members A which will be described in more detail in the remainder of this description, as well as by a burner 3 and a programmable logic controller B.
Le brûleur 3 est associé à une chaudière 4 et coopère avec des ventilateurs 5 et 6 respectivement destinés à alimenter le brûleur en air comburant primaire et en air comburant secondaire. The burner 3 is associated with a boiler 4 and cooperates with fans 5 and 6 respectively intended to supply the burner with primary combustion air and with secondary combustion air.
La chaudière 4 est une chaudière à lame d'eau surmontée d'un échangeur à tubes de fumée 7 permettant de rejeter les fumées dans une cheminée 8 après passage dans un cyclone dépoussiéreur 9. The boiler 4 is a boiler with a water slide surmounted by a smoke tube exchanger 7 making it possible to reject the fumes in a chimney 8 after passing through a dedusting cyclone 9.
Selon les figures 2, 3 et 4, le brûleur 3 communique avec un tube conique 10 par lequel le bois déchiqueté est introduit d'une manière qui sera décrite plus en détail dans la suite de cet exposé et est schématiquement constitué d'une enceinte extérieure 11 longitudinale et disposée horizontalement, essentiellement cylindrique, et d'une enceinte interne 12 de section hexagonale qui est montée à l'intérieur de l'enceinte extérieure 11, coaxialement à celle-di, et est représentée plus en détail sur la figure 4. Cette seconde enceinte 12 qui est destinée à recevoir le bois déchiqueté et délimite à sa partie interne une chambre de brûlage 13 est en réalité constituée par deux augets 14, 15 en acier inoxydable réfractaire superposés.L'auget supérieur 15 qui constitue la voûte de la chambre de brûlage 13 est muni d'ailettes de refroidissement 16 ; l'auget inférieur 14 est quant à lui percé d'une multitude de perforations 17 de façon à constituer une grille. According to Figures 2, 3 and 4, the burner 3 communicates with a conical tube 10 through which the wood chip is introduced in a manner which will be described in more detail later in this presentation and is schematically constituted by an outer enclosure 11 longitudinal and arranged horizontally, essentially cylindrical, and of an internal enclosure 12 of hexagonal section which is mounted inside the external enclosure 11, coaxially with the latter, and is shown in more detail in FIG. 4. This second enclosure 12 which is intended to receive the shredded wood and delimits at its internal part a burning chamber 13 is actually constituted by two buckets 14, 15 made of superimposed refractory stainless steel. The upper bucket 15 which constitutes the vault of the burning chamber 13 is provided with cooling fins 16; the lower bucket 14 is itself pierced with a multitude of perforations 17 so as to constitute a grid.
Selon les figures 2 et 3, les enceintes 11 et 12 délimitent entre elles, d'une part, une chambre périphérique inférieure 18 associée au premier ventilateur 5 et canalisant l'air primaire selon les flèches a pour l'introduire dans le bois déchiqueté par les perforations 17 de façon à permettre son brûlage, et, d'autre part, une chambre périphérique supérieure 19 associée au second ventilateur 6 pour canaliser l'air secondaire selon les flèches b et l'introduire dans la chaudière 4 de façon à permettre la formation et le développement à ce niveau de la flamme non représentée. According to Figures 2 and 3, the enclosures 11 and 12 define therebetween, on the one hand, a lower peripheral chamber 18 associated with the first fan 5 and channeling the primary air according to the arrows a to introduce it into the wood shredded by the perforations 17 so as to allow it to burn, and, on the other hand, an upper peripheral chamber 19 associated with the second fan 6 to channel the secondary air according to the arrows b and introduce it into the boiler 4 so as to allow the formation and development at this level of the flame not shown.
Selon la figure 3, la chambre de brûlage 13 est subdivisée en une chambre amont 20 qui représente environ les 2/3 de sa longueur et à l'intérieur de laquelle s'effectue le séchage la gazéification et la pyrolyse du bois déchiqueté, et une chambre aval 20 de combustion des résidus charbonneux. Il est essentiel que l'air primaire, introduit dans la masse de bois à brûler selon les flèches a, soit réparti de manière homogène entre ces deux chambres ; des organes de répartition 22 sont prévus à cet effet dans la chambre périphérique inférieure 18 au niveau de la zone de séparation entre les deux chambres 20 et 21. According to FIG. 3, the burning chamber 13 is subdivided into an upstream chamber 20 which represents approximately 2/3 of its length and inside which the gasification and pyrolysis of the shredded wood are carried out, and a downstream chamber 20 for combustion of carbonaceous residues. It is essential that the primary air, introduced into the mass of firewood according to arrows a, is distributed evenly between these two chambers; distribution members 22 are provided for this purpose in the lower peripheral chamber 18 at the level of the separation zone between the two chambers 20 and 21.
Selon la figure 5, ces organes de répartition 22 sont constitués par une chicane comportant deux branches 23, 23' qui bloque latéralement le passage du flux d'air primaire a et par une casquette 24 permettant d'obturer les perforations 17 se trouvant dans la zone de séparation entre les deux chambres 20 et 21. De manière non représentée, un résultat similaire pourrait être obtenu en ne prévoyant pas de perforation 17 dans cette zone. According to FIG. 5, these distribution members 22 consist of a baffle comprising two branches 23, 23 ′ which laterally blocks the passage of the primary air flow a and by a cap 24 making it possible to close the perforations 17 located in the separation zone between the two chambers 20 and 21. Not shown, a similar result could be obtained by not providing a perforation 17 in this zone.
La présence des organes d'obturation 22 permet de garantir que les perforations 17 se trouvant dans la chambre 20 soient convenablement alimentées en air sans risque que celui-ci se rassemble dans sa grande majorité au niveau de la partie aval de la chambre de brûlage. The presence of the shutter members 22 makes it possible to guarantee that the perforations 17 located in the chamber 20 are suitably supplied with air without the risk that the latter collects for the most part at the level of the downstream part of the burning chamber.
Par ailleurs, et comme représenté sur la figure 6, les chambres périphériques 18 et 19 sont fermées, à leur partie aval, par une couronne 44 qui n'a pas été représentée sur la figure 3 dans un but de clarté, et qui comporte un orifice central hexagonal 24 dont la configuration correspond à celle de l'enceinte intérieure 12. Furthermore, and as shown in FIG. 6, the peripheral chambers 18 and 19 are closed, at their downstream part, by a crown 44 which has not been shown in FIG. 3 for the sake of clarity, and which comprises a hexagonal central orifice 24 whose configuration corresponds to that of the inner enclosure 12.
Un trou 25 permet de mettre en communication la chambre périphérique inférieure 18 et la partie interne de la chaudière 4 de manière à garantir l'évacuation selon la flèche a' (figure 3) des cendres tombées dans cette chambre, et donc empêcher tout risque de colmatage de celle-ci. A hole 25 allows the lower peripheral chamber 18 and the internal part of the boiler 4 to be placed in communication so as to guarantee the evacuation according to arrow a '(FIG. 3) of the ashes fallen into this chamber, and therefore prevent any risk of clogging thereof.
Des trous 26 de passage de l'air secondaire (flèche b) sont par ailleurs prévus à la partie supérieure de la couronne 44. La configuration et le nombre de ces trous sont choisis de manière à optimaliser les caractéristiques de la flamme au niveau de la partie interne de la chaudière 4. Holes 26 for the passage of secondary air (arrow b) are also provided in the upper part of the crown 44. The configuration and the number of these holes are chosen so as to optimize the characteristics of the flame at the level of the internal part of the boiler 4.
Selon les figures 1 et 7, les organes d'alimentation A permettent de transférer le bois déchiqueté du réservoir de stockage 1 au tube conique 10 d'introduction dans la chambre de brûlage 13 et dans la chaudière 4. According to FIGS. 1 and 7, the feed members A make it possible to transfer the shredded wood from the storage tank 1 to the conical tube 10 for introduction into the burning chamber 13 and into the boiler 4.
Selon les figures 1, 7 et 8, ces organes comportent schématiquement, outre le réservoir de stockage 1, une goulotte 27 située en contre-bas, perpendiculairement à celui-ci, et se prolongeant par un canal d'amenée 28 débouchant perpendiculairement dans la chambre de travail 29 d'un piston injecteur 30. La chambre 29, semi-cylindrique, communique avec le tube conique 10. According to FIGS. 1, 7 and 8, these members schematically comprise, in addition to the storage tank 1, a chute 27 located below, perpendicular to the latter, and extending by a supply channel 28 opening perpendicularly into the working chamber 29 of an injector piston 30. The chamber 29, semi-cylindrical, communicates with the conical tube 10.
Selon les figures 7 et 8, un organe de raclage principal 31 se déplace en va-et-vient le long du fond 33 du réservoir de stockage 1 (flèche c) sous l'action d'un vérin principal 32 pour pousser le bois déchiqueté dans la goulotte 27. According to Figures 7 and 8, a main scraping member 31 moves back and forth along the bottom 33 of the storage tank 1 (arrow c) under the action of a main cylinder 32 to push the shredded wood in chute 27.
Cet organe de raclage principal 31 est constitué par une série de barres de raclage 34 montées parallèlement à une certaine distance les unes des autres de manière à définir une échelle. Selon la figure 8, la section des barres de raclage 34 a la forme d'un delta asymétrique comportant une face avant pentue 35 dirigée vers la goulotte 27 et une face arrière 36 plus inclinée ; cette configuration permet aux barres, à l'aller, de pousser le bois déchiqueté vers la goulotte 27, et, au retour, de pénétrer dans la masse du bois de manière à éviter la formation de voûtages et de bourrages quelle que soit la granulométrie du bois. Les barres mobiles 34 coopèrent avec des barres fixes 37 de section similaire fixées sur le fond 33 du réservoir de stockage 1 pour empêcher le bois de reculer, et donc contribuer à un "vidage" homogène du réservoir de stockage 1. This main scraper member 31 is constituted by a series of scraper bars 34 mounted parallel to a certain distance from each other so as to define a scale. According to FIG. 8, the section of the scraper bars 34 has the shape of an asymmetrical delta comprising a sloping front face 35 directed towards the chute 27 and a more inclined rear face 36; this configuration allows the bars, on the way out, to push the shredded wood towards the chute 27, and, on the way back, to penetrate into the mass of the wood so as to avoid the formation of vaults and jams whatever the particle size of the wood. The movable bars 34 cooperate with fixed bars 37 of similar section fixed on the bottom 33 of the storage tank 1 to prevent the wood from moving back, and therefore contribute to a homogeneous "emptying" of the storage tank 1.
Selon les figures 7 et 8, la goulotte 27 et le canal d'amenée 28 ont une section rectangulaire, et en particulier un fond plan 38 le long duquel se déplace, selon un mouvement de va-et-vient (flèche d), un organe de raclage auxiliaire 39 dont le mouvement, commandé par un ensemble de deux vérins auxiliaires 40, 40' permet de convoyer le bois déchiqueté dans la chambre de travail 29 du piston injecteur 30. L'organe de raclage auxiliaire 39 a une configuration similaire à celle de l'organe de raclage principal 31, et est donc constitué par une série de barres de raclage 41 à section en forme de delta asymétrique. According to Figures 7 and 8, the chute 27 and the supply channel 28 have a rectangular section, and in particular a flat bottom 38 along which moves, according to a back and forth movement (arrow d), a auxiliary scraping member 39, the movement of which, controlled by a set of two auxiliary cylinders 40, 40 ′, makes it possible to convey the chipped wood into the working chamber 29 of the injector piston 30. The auxiliary scraping member 39 has a configuration similar to that of the main scraper member 31, and therefore consists of a series of scraper bars 41 with an asymmetric delta-shaped section.
Selon la figure 7, le bois poussé par l'organe de raclage auxiliaire 39 parvient dans la chambre de travail 29 du piston 30 qui est commandé en va-et-vient selon la flèche e par un vérin d'injection 42 pour permettre d'alimenter la chambre de brûlage 13 du brûleur 3. According to FIG. 7, the wood pushed by the auxiliary scraping member 39 reaches the working chamber 29 of the piston 30 which is driven back and forth along the arrow e by an injection cylinder 42 to allow supply the burn chamber 13 of the burner 3.
Les mouvements des différents vérins 32, 40, 40' et 42 sont commandés à partir d'une centrale hydraulique 43 représentée sur la figure 1. The movements of the various jacks 32, 40, 40 'and 42 are controlled from a hydraulic unit 43 shown in FIG. 1.
Les différents mouvements susmentionnés sont commandés automatiquement et "en cascade" par l'automate programmable B selon la séquence bien déterminée suivante : le piston injecteur 30 se déplace tout d'abord vers l'arrière pour ouvrir la chambre de travail 29, puis les organes de raclage auxiliaires 39 se déplacent en va-et-vient pour injecter une dose prédéterminée réglable de bois dans la chambre 29, avant que le piston injecteur 30 se déplace vers l'avant. A intervalle de temps prédéterminé, l'automate B commande également un aller retour de l'organe de raclage principal 31. The various aforementioned movements are controlled automatically and "in cascade" by the programmable automaton B according to the following well-defined sequence: the injector piston 30 first moves backwards to open the working chamber 29, then the organs auxiliary scraper 39 move back and forth to inject an adjustable predetermined dose of wood into the chamber 29, before the injector piston 30 moves forward. At a predetermined time interval, the automaton B also controls a return trip from the main scraping member 31.
De nombreux organes de sécurité non représentés permettent par ailleurs d'éviter d'éventuels disfonctionnements ou d'en limiter les conséquences. Many safety devices not shown also make it possible to avoid possible malfunctions or limit the consequences.
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