FR2961582A1 - Solid type fuel e.g. granulated wood, combustion device for use in stove or boiler that is utilized in e.g. residence, has guidance unit arranged with deflector to interfere with trajectory of ashes and allow continuous evacuation of ashes - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de production de chaleur. Plus particulièrement, cette invention concerne le domaine des dispositifs à combustion, notamment ceux liés à la technologie domestique de chauffage par biomasse. Plus particulièrement encore, l'invention concerne les dispositifs de combustion destinés à être agencés dans un poêle ou une chaudière. The present invention relates to the field of heat generating devices. More particularly, this invention relates to the field of combustion devices, particularly those related to domestic biomass heating technology. More particularly, the invention relates to combustion devices intended to be arranged in a stove or boiler.
Le dispositif de combustion selon la présente invention est adaptable à tout type d'application de chauffage et/ou production d'électricité (habitation résidentielle, collectivité, industrie, ...). L'invention peut être par exemple appliquée à tout type de chauffage domestique, dont le combustible est par exemple un combustible solide divisé/fragmenté composé de pellets (ou granulés de bois) ou de plaquettes forestières (bois déchiqueté). 15 L'état de la technique comprend de nombreux dispositifs de combustion. Or, certaines complications apparaissent lors de l'utilisation de ces dispositifs. En effet, la combustion de combustibles solides entrainant des cendres, la présence de ces dernières s'accompagne de la vaporisation ou la fusion des éléments les composant. 20 Ces phénomènes sont à l'origine de la formation de dépôts sur les parois généralement froides des systèmes d'échangeurs et/ou sur les grilles. Les formations de dépôts au niveau des grilles sont appelés mâchefers. Les mâchefers sont impropres au bon fonctionnement des appareils de combustion et de production de chaleur et/ou électricité. Par exemple, les mâchefers se forment lors de la fusion 25 des cendres et viennent boucher les arrivées d'air nécessaires à la combustion pouvant entraîner l'arrêt total du dispositif voire sa destruction dans le temps. The combustion device according to the present invention is adaptable to any type of application of heating and / or electricity production (residential dwelling, community, industry, ...). The invention can be applied, for example, to any type of domestic heating, the fuel of which is, for example, a split / fragmented solid fuel composed of pellets (or wood pellets) or wood chips (shredded wood). The state of the art comprises many combustion devices. However, some complications appear when using these devices. Indeed, the combustion of solid fuels resulting in ashes, the presence of the latter is accompanied by the vaporization or the fusion of the elements composing them. These phenomena are at the origin of the formation of deposits on the generally cold walls of the exchanger systems and / or on the grids. Deposition formations at the grids are called clinker beds. Clinkers are unsuitable for the proper functioning of the combustion apparatus and the production of heat and / or electricity. For example, slags form during the melting of ashes and come to block the air inflow necessary for combustion that can cause the total shutdown of the device or even its destruction over time.
De plus, la recherche de nouveaux combustibles biomasse économiques amène à valoriser d'autres matières premières ; à titre d'exemple : les brûleurs à résidus 30 agricoles. L'inconvénient est que les dépôts de cendres (et donc les mâchefers) deviennent encore plus importants dans ces cas. L'inconvénient principal du point de vue de la combustion est le fort contenu en cendres dont la température de fusion est basse et entrainant la formation de mâchefers.10 De manière générale, plus la proportion de minéraux est grande dans le combustible, plus le taux de cendre est élevé et par conséquent, plus il y a de risque de formation de dépôts et de mâchefers. De plus, la composition des cendres influence la température de fusion et la température de combustion. In addition, the search for new economic biomass fuels leads to the valorization of other raw materials; for example: agricultural residue burners. The disadvantage is that ash deposits (and thus slags) become even more important in these cases. The main disadvantage from the point of view of combustion is the high ash content, the melting temperature of which is low and resulting in the formation of bottom ash. In general, the greater the proportion of minerals in the fuel, the higher the rate. ash is high and therefore there is a risk of deposits and slag formation. In addition, the composition of the ash influences the melting temperature and the combustion temperature.
En effet, le mâchefer est le résultat de la fusion de ces minéraux formant des agglomérats solides. La formation de mâchefers dépend du type de minéraux présent et de leur proportion. Lors de la combustion, certains minéraux atteignent leur température de fusion lors de la combustion alors que d'autres non. Indeed, the clinker is the result of the fusion of these minerals forming solid agglomerates. The formation of bottom ash depends on the type of minerals present and their proportion. During combustion, some minerals reach their melting temperature during combustion while others do not.
A titre d'illustration, la température de fusion du SiO2 est de 1726°C, celle du CaO est de 2615°C, celle K2O est inférieure à 500°C et celle de Na2O est de 1132°C . By way of illustration, the melting temperature of SiO 2 is 1726 ° C., that of CaO is 2615 ° C., that K 2 O is less than 500 ° C. and that of Na 2 O is 1132 ° C.
Ainsi, le mélange de minéraux dans des proportions variables peut abaisser ou augmenter la température de fusion des cendres par rapport aux minéraux seuls. La composition du combustible permet donc de déterminer le point de fusion correspondant. Par conséquent, en considérant une température de fusion supérieure à 1000°C, on remarque que l'échauffement des cendres peut conduire à la formation de mâchefer notamment à cause des oxydes de sodium (Na2O) et de potassium (K2O) qui possèdent les températures de fusion les plus faibles. Ce mâchefer vient alors boucher les orifices d'arrivée d'air de nombreux appareils de combustion connus de l'état de la technique. Thus, the mixture of minerals in varying proportions can lower or increase the ash melting temperature compared to the minerals alone. The fuel composition thus makes it possible to determine the corresponding melting point. Therefore, considering a melting temperature greater than 1000 ° C, it is noted that the heating of the ash can lead to the formation of clinker in particular because of the oxides of sodium (Na2O) and potassium (K2O) which have the temperatures the weakest merger. This clinker then closes the air inlets of many combustion apparatus known in the state of the art.
On connaît par exemple le document FR 2 806 783 qui concerne un dispositif de combustion comprenant une plaque conique tournante destinée à recevoir le combustible et à l'évacuer vers une grille périphérique qui retient le combustible pour qu'il y soit brûlé. Une fois le combustible en cendre, ce dernier est assez fin pour alors être poussé hors de la grille par le nouveau combustible arrivant. For example, document FR 2 806 783 relates to a combustion device comprising a rotating conical plate intended to receive the fuel and to evacuate it to a peripheral grid which retains the fuel so that it is burned therein. Once the fuel is ashed, it is fine enough to be pushed out of the grid by the new incoming fuel.
Un tel dispositif n'est cependant pas satisfaisant en ce qu'un mâchefer peut se former au niveau de la grille périphérique empêchant ainsi l'appareil de fonctionner normalement. Such a device, however, is not satisfactory in that a clinker can be formed at the peripheral grid thus preventing the apparatus from operating normally.
On connaît également le document WO 2008/059131 qui concerne un dispositif de combustion comprenant une plaque tournante destinée à recevoir le combustible pour y être brûlé. Pour évacuer la cendre de la plaque, il est prévu selon ce document de faire descendre la plaque ainsi qu'un racleur au niveau d'une chambre basse de réception des cendres. La rotation de la plaque permet au racleur d'évacuer la cendre en périphérie, hors de la plaque dans la chambre basse de réception prévue à cet effet. Also known is WO 2008/059131 which relates to a combustion device comprising a turntable for receiving the fuel to be burned. To evacuate the ash from the plate, it is planned according to this document to lower the plate and a scraper at a low ash reception chamber. The rotation of the plate allows the scraper to evacuate the ash peripherally, out of the plate in the lower receiving chamber provided for this purpose.
Toutefois, un tel dispositif n'est pas satisfaisant en ce que, pour évacuer les cendres, il impose un arrêt du fonctionnement du dispositif (c'est-à-dire un arrêt de la combustion). De plus, il est possible que des mâchefers se soient d'ores et déjà formés lors du raclage des cendres, ce qui empêche une bonne évacuation des cendres. However, such a device is not satisfactory in that, to evacuate the ashes, it imposes a stop of the operation of the device (that is to say a stop of combustion). In addition, it is possible that slags have already formed during the scraping of ashes, which prevents a good evacuation of ashes.
On connaît également les dispositifs tels que décrits dans les documents FR 2 907 197, EP 1 447 621, FR 2 743 869, WO 99/00626 et EP 1 498 657. Cependant de tels dispositifs ne donnent pas entièrement satisfaction. The devices as described in documents FR 2 907 197, EP 1 447 621, FR 2 743 869, WO 99/00626 and EP 1 498 657 are also known. However, such devices are not entirely satisfactory.
En conséquence, un but de la présente invention est de fournir un dispositif de combustion amélioré par rapport à l'état de la technique, permettant d'adresser les inconvénients susmentionnés. Accordingly, an object of the present invention is to provide an improved combustion device with respect to the state of the art, making it possible to address the aforementioned drawbacks.
Plus particulièrement, le but de la présente invention est de fournir un dispositif de combustion permettant d'adresser ces problèmes tout en assurant une bonne combustion générale, la délivrance d'une puissance adaptée à l'application requise et la combustion de plusieurs types de combustible. More particularly, the object of the present invention is to provide a combustion device for addressing these problems while ensuring good general combustion, the delivery of a power adapted to the required application and the combustion of several types of fuel .
Plus particulièrement encore, un but de la présente invention est de fournir un dispositif de combustion permettant une évacuation continue des cendres lors du fonctionnement du dispositif (c'est-à-dire lors de la combustion du combustible) tout en évitant la formation de mâchefers et/ou de dépôts de cendre. More particularly, an object of the present invention is to provide a combustion device for continuous ash removal during operation of the device (that is to say during the combustion of the fuel) while avoiding the formation of bottom ash and / or ash deposits.
A cet effet, l'invention concerne un dispositif de combustion, comprenant: - un bâti, - une plaque de support mobile à déplacement par rapport au bâti dans un plan horizontal, - une arrivée de combustible destinée à déposer du combustible à brûler sur ladite plaque de support au niveau d'une zone d'arrivée, - une zone de combustion fixe par rapport au bâti dans laquelle a lieu une combustion du combustible déposé sur la plaque de support, transformant au moins partiellement le combustible en cendres, - un moyen de guidage destiné, en coopération avec la plaque de support, à acheminer les cendres situées au niveau d'une zone d'évacuation vers une zone périphérie hors de ladite plaque de support, caractérisé en ce que les zones d'arrivée, de combustion et d'évacuation sont coplanaires et sont réparties le long d'une trajectoire imposée par la plaque support et en ce que le moyen de guidage comprenant un déflecteur agencé de manière à interférer avec la trajectoire des cendres de manière à permettre une évacuation continue des cendres durant la combustion du combustible. For this purpose, the invention relates to a combustion device, comprising: - a frame, - a movable support plate moving relative to the frame in a horizontal plane, - a fuel inlet for depositing fuel to burn on said support plate at a landing zone; - a stationary combustion zone with respect to the frame in which combustion of the fuel deposited on the support plate takes place, at least partially transforming the fuel into ashes; for guiding, in cooperation with the support plate, conveying the ashes located at an evacuation zone to a periphery zone out of said support plate, characterized in that the arrival, combustion and are co-planar and are distributed along a path imposed by the support plate and in that the guide means comprise a deflector arranged so as to interfere with the trailing plate. ash chamber so as to allow a continuous evacuation of ashes during combustion of the fuel.
Alternativement mais facultativement, l'invention comprend au moins l'une des caractéristiques suivantes : - les différentes zones d'arrivée, de combustion et d'évacuation sont agencées de sorte que la plaque de support mobile traverse successivement chacune des zones, - les zones d'arrivée, de combustion et d'évacuation sont agencées de telle sorte que la rotation de la plaque de support provoque l'acheminement du combustible déposé dans la zone d'arrivée depuis ladite zone d'arrivée vers la zone de combustion et depuis la zone de combustion vers la zone d'évacuation de sorte que toute portion de plaque acheminée vers la zone d'arrivée est essentiellement libre de toute cendre et/ou de tout combustible, - le dispositif comprend en outre un second élément de guidage fixe par rapport au bâti situé en périphérie de la plaque de support permettant de maintenir le combustible et/ou les cendres sur la plaque de support au moins partiellement entre la zone d'arrivée et la zone d'évacuation, - le dispositif comprend en outre des moyens d'alimentation en comburant destinés à alimenter en comburant la combustion du combustible, - les moyens d'alimentation en comburant comprennent au moins deux arrivées d'air agencées de part et d'autre de l'arrivée de combustible, - le déflecteur du moyen de guidage comprend un racleur positionné au-dessus de la plaque de support, - le moyen de guidage comprend des moyens d'orientation du racleur en translation et/ou en rotation, - l'arrivée de combustible comprend une vis de transport du combustible, 10 - le dispositif comprend une unité de contrôle destiné à contrôler la rotation de la plaque de support et/ou l'arrivée de combustible, - le combustible est de type solide. Alternatively but optionally, the invention comprises at least one of the following characteristics: the different arrival, combustion and evacuation zones are arranged so that the mobile support plate passes successively through each of the zones; of arrival, combustion and evacuation are arranged such that the rotation of the support plate causes the transport of the fuel deposited in the arrival zone from said arrival zone to the combustion zone and from the combustion zone towards the discharge zone so that any portion of plate conveyed to the arrival zone is essentially free of any ash and / or any fuel, the device further comprises a second fixed guide element relative to to the frame located on the periphery of the support plate for holding the fuel and / or ashes on the support plate at least partially between the arrival zone and the evacuation zone; the device further comprises oxidizer supply means for supplying the fuel combustion with combustion fuel; the oxidizer supply means comprise at least two air inlets arranged on each side of the combustion chamber; other than the fuel supply, the deflector of the guiding means comprises a scraper positioned above the support plate, the guiding means comprises means for orienting the scraper in translation and / or in rotation, the fuel supply comprises a fuel transport screw; the device comprises a control unit intended to control the rotation of the support plate and / or the fuel supply; the fuel is of the solid type.
L'invention concerne également un procédé de combustion d'un combustible 15 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - déposer le combustible sur une plaque de support au niveau d'une zone d'arrivée, - acheminer le combustible de la zone d'arrivée vers la zone de combustion où le combustible est brûlé, 20 - acheminer le combustible de la zone de combustion vers une zone d'évacuation où les cendres résultant de la combustion du combustible sont évacuées par un moyen de guidage agencé de manière à interférer avec la trajectoire des cendres pour leur évacuation à l'extérieur de la plaque de support. The invention also relates to a fuel combustion process characterized in that it comprises the following steps: - depositing the fuel on a support plate at a landing zone, - conveying the fuel of the fuel; arrival zone to the combustion zone where the fuel is burned, 20 - convey the fuel from the combustion zone to a discharge zone where the ashes resulting from the combustion of the fuel are discharged by a guide means arranged in a manner to interfere with the trajectory of the ashes for their evacuation outside the support plate.
25 D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, au regard des figures annexées, données à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquelles : - la figure 1 est une vue externe d'un dispositif de combustion selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, 30 - les figures 2a et 2b sont des coupes du dispositif de la figure 1, respectivement selon un plan horizontal et selon un plan vertical, - la figure 3 représente schématiquement et en vue cavalière le système interne de combustion du dispositif de combustion selon la figure 1, - la figure 4 représente une arrivée d'air d'un dispositif de combustion selon mode de réalisation possible de la présente invention, - les figures 5a et 5b sont des représentations schématiques et en vue cavalière, respectivement d'un silo à combustible et d'une arrivée à combustible selon une représentation possible de la présente invention, - la figure 6 est une représentation schématique et en vue cavalière, d'un système interne de combustion d'un dispositif de combustion selon un autre mode de réalisation de la présente invention. Other features, objects and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description which follows, with reference to the appended figures, given by way of non-limiting examples and in which: FIG. 1 is a view external of a combustion device according to a particular embodiment of the present invention, - Figures 2a and 2b are sections of the device of Figure 1, respectively in a horizontal plane and in a vertical plane, - Figure 3 schematically and in a cavalier view the internal combustion system of the combustion device according to FIG. 1; FIG. 4 represents an air inlet of a combustion device according to a possible embodiment of the present invention; FIGS. and 5b are diagrammatic representations of a fuel silo and a fuel supply, respectively, in a possible view of the present invention. FIG. 6 is a diagrammatic and diagrammatic representation of an internal combustion system of a combustion device according to another embodiment of the present invention.
Dans la description qui va suivre, l'ensemble des références numériques au regard des figures annexées, commençant par 1 concerne de manière générale les éléments fixes par rapport au référentiel terrestre ; les références commençant par 2 concernent, quant à elles, les éléments qui sont mobiles par rapport au référentiel du bâti ; les références commençant par 3, quant à elles, concernent les éléments liés au combustible. In the following description, the set of numerals with reference to the appended figures, beginning with 1 relates generally fixed elements relative to the terrestrial reference; the references starting with 2 concern, for their part, the elements that are mobile with respect to the frame of reference; the references starting with 3, for their part, relate to the elements related to the fuel.
En référence à la figure 1 et selon une réalisation particulière de la présente invention, un dispositif de combustion comprend un bâti 10, généralement fixe par rapport au repère terrestre et généralement composé d'une paroi externe verticale cylindrique de révolution autour d'une section circulaire, d'un fond et d'un sommet (tous trois en matériau métallique) formant une enveloppe autour d'un logement L permettant d'accueillir les éléments permettant la combustion du combustible. Un tel bâti est en lui-même connu de l'état de la technique et ne sera pas plus détaillé. Il est toutefois à noter que la taille du bâti dépend du type d'application du dispositif de combustion (par exemple : application résidentielle, application industrielle,...) et sera adapté selon le type d'application auquel est destiné ledit dispositif de combustion. Referring to Figure 1 and according to a particular embodiment of the present invention, a combustion device comprises a frame 10, generally fixed relative to the terrestrial reference and generally composed of a cylindrical vertical outer wall of revolution around a circular section , a bottom and a top (all three metal material) forming an envelope around a housing L to accommodate the elements for the combustion of the fuel. Such a building is in itself known from the state of the art and will not be more detailed. It should however be noted that the size of the frame depends on the type of application of the combustion device (for example: residential application, industrial application, etc.) and will be adapted according to the type of application for which said combustion device is intended. .
Le bâti est dit « fixe » par rapport au repère terrestre, c'est-à-dire qu'en temps normal le bâti est posé sur un support tel que le sol et ne bouge pas. Bien évidemment, on comprendra que le bâti puisse être tout de même déplacé au sein d'une pièce par exemple. The frame is said to be "fixed" with respect to the terrestrial reference, that is to say that, in normal times, the frame is placed on a support such as the ground and does not move. Of course, we understand that the frame can still be moved within a room for example.
Le bâti peut comprendre également une porte 100 ou tout élément de trappe dans la paroi externe verticale permettant à l'utilisateur d'accéder directement à l'intérieur du bâti pour accéder par exemple au système de combustion interne au bâti. La porte où plus généralement le bâti peut comporter également une fenêtre (ou un hublot) transparente permettant à l'utilisateur d'avoir une vue sur la combustion et permettre ainsi, par exemple, de vérifier le bon fonctionnement du dispositif de combustion. The frame may also include a door 100 or any hatch element in the vertical outer wall allowing the user to directly access the interior of the frame to access for example the internal combustion system to the frame. The door or more generally the frame may also include a window (or porthole) transparent allowing the user to have a view of the combustion and thus allow, for example, to check the proper operation of the combustion device.
En référence aux figures 2a et 2b et 3, le dispositif de combustion comprend un 10 système de combustion 101 interne au bâti 10. Ce système de combustion 101 permet la combustion proprement dite du combustible. With reference to FIGS. 2a and 2b and 3, the combustion device comprises a combustion system 101 internal to the frame 10. This combustion system 101 allows the actual combustion of the fuel.
Le système de combustion 101 interne au bâti 10 comprend une plaque de support horizontale 20 mobile en rotation par rapport au bâti 10 (et à l'intérieur du bâti 10) 15 autour d'un axe vertical correspondant à l'axe principal du bâti 10. The combustion system 101 internal to the frame 10 comprises a horizontal support plate 20 rotatable relative to the frame 10 (and inside the frame 10) around a vertical axis corresponding to the main axis of the frame 10 .
A titre illustratif, une telle plaque de support est avantageusement de section circulaire, complémentaire avec la paroi externe du bâti et présente, par exemple pour un bâti d'une hauteur d'environ lm, les dimensions suivantes : un diamètre d 20 allant de 150 à 250 mm et une épaisseur e allant de 5 à 50 mm. La plaque est installée de sorte à laisser au dessus d'elle une espace d'une hauteur h d'environ 600 mm à 800mm pour la combustion. As an illustration, such a support plate is advantageously of circular section, complementary to the outer wall of the frame and has, for example for a frame with a height of about 1 m, the following dimensions: a diameter d of 150 at 250 mm and a thickness e ranging from 5 to 50 mm. The plate is installed so as to leave above it a space of a height h of about 600 mm to 800 mm for combustion.
La plaque de support peut être réalisée en tout type de matériau connu de l'état de la 25 technique permettant d'appliquer une combustion d'un combustible dessus. La plaque de support comprend une surface de combustion 200 sur laquelle un combustible 30 est destiné à être déposé et à être brûlé par des moyens de combustion 14. A titre d'exemple non limitatif, la plaque de support 20 et notamment sa surface de combustion 200 peuvent être réalisées dans au moins l'un 30 des matériaux suivants : acier, fonte, alliage de métal comprenant de l'acier ou de la fonte, etc. The support plate may be made of any type of known material of the state of the art for applying a combustion of a fuel thereon. The support plate comprises a combustion surface 200 on which a fuel 30 is intended to be deposited and to be burned by combustion means 14. By way of non-limiting example, the support plate 20 and in particular its combustion surface 200 may be made of at least one of the following materials: steel, cast iron, metal alloy comprising steel or cast iron, etc.
La plaque de support 20 est mobile en rotation par rapport au bâti autour d'un axe de rotation A correspondant préférentiellement à l'axe principal du bâti. L'axe A traverse la plaque de support 20 par son centre O. La plaque de support 20 est donc en liaison pivot par rapport à un moyen de support 102 lié au bâti 10 permettant de supporter la plaque de support 20 dans une rotation libre par rapport à un axe A. The support plate 20 is rotatable relative to the frame about an axis of rotation A preferably corresponding to the main axis of the frame. The axis A passes through the support plate 20 by its center O. The support plate 20 is therefore pivotally connected relative to a support means 102 connected to the frame 10 for supporting the support plate 20 in a free rotation by report to an axis A.
Le dispositif de combustion comprend également une arrivée de combustible 12 destinée à déposer du combustible 30 à brûler sur ladite plaque de support 20 au niveau d'une zone d'arrivée Z1. Cette arrivée de combustible 12 comprend facultativement un élément tubulaire 120 dont la section de sortie 122 débouche au niveau de la plaque de support 20. Cette arrivée 12 de combustible comprend des moyens permettant d'acheminer le combustible 30 au niveau de la section de sortie 122 afin de déposer ledit combustible 30 à brûler sur la plaque de support 20 au niveau de la zone d'arrivée Z1 comme. La zone d'arrivé Z1, ainsi que l'arrivée de combustible 12 sont fixes par rapport au bâti. La zone d'arrivée Z1 est identifiée comme étant la zone au niveau de laquelle le combustible 30 est déposé sur la plaque de support en sortie de l'arrivée de combustible 12. The combustion device also comprises a fuel inlet 12 for depositing fuel to be burned on said support plate 20 at an arrival zone Z1. This fuel inlet 12 optionally comprises a tubular element 120 whose outlet section 122 opens out at the support plate 20. This fuel inlet 12 comprises means for conveying the fuel 30 at the outlet section 122. in order to deposit said fuel to be burned on the support plate 20 at the arrival zone Z1 as. The arrival zone Z1, as well as the arrival of fuel 12 are fixed relative to the frame. The arrival zone Z1 is identified as being the zone at which the fuel is deposited on the support plate at the outlet of the fuel inlet 12.
Le dispositif de combustion comprend en outre des moyens de démarrage de combustion 14 (figure 2b) destinés à provoquer le démarrage de la combustion du combustible déposé sur la plaque de support 20. Les moyens de démarrage sont conçus pour engendrer une chaleur suffisante à la combustion du combustible en contact avec le comburant (comme l'air). Préférentiellement, les moyens de démarrage comprennent une résistance électrique agencée au dessus de l'arrivée de combustible 12. The combustion device further comprises combustion starting means 14 (FIG. 2b) intended to start the combustion of the fuel deposited on the support plate 20. The starting means are designed to generate sufficient heat for combustion. fuel in contact with the oxidant (such as air). Preferably, the starting means comprise an electrical resistance arranged above the fuel inlet 12.
Une fois la combustion du combustible démarrée, la chaleur produite permet la combustion du nouveau combustible arrivant, autoalimentant ainsi la combustion sans aide d'un élément extérieur. La combustion transforme au moins partiellement le combustible 30 en cendres 32, et définit une zone de combustion Z2 fixe par rapport au bâti 10.30 Le dispositif de combustion comprend également un moyen de guidage 16 destiné, en coopération avec la rotation de la plaque de support 20, à acheminer les cendres 32 (provenant de la combustion du combustible 30) situées dans une zone d'évacuation Z3 vers une zone périphérique 17 hors de ladite plaque de support 20. Once the combustion of the fuel is started, the heat produced allows the combustion of the new incoming fuel, thus self-fueling the combustion without the aid of an external element. The combustion at least partially transforms the fuel into ash 32, and defines a combustion zone Z2 fixed relative to the frame 10.30. The combustion device also comprises a guiding means 16 intended, in cooperation with the rotation of the support plate 20 supplying the ashes 32 (from the combustion of fuel 30) located in a discharge zone Z3 to a peripheral zone 17 out of said support plate 20.
Le moyen de guidage 16 ainsi que la zone d'évacuation Z3 et la zone périphérique 17 hors de la plaque de support 20 sont tous trois fixes par rapport au bâti 10. The guiding means 16 and the evacuation zone Z3 and the peripheral zone 17 outside the support plate 20 are all fixed with respect to the frame 10.
Le moyen de guidage 16 comprend un déflecteur agencé de manière à interférer avec la trajectoire des cendres 32. Préférentiellement, le déflecteur est un racleur 160 sous la forme d'un muret rectiligne d'une longueur sensiblement également au rayon de la plaque de support, le racleur étant positionné en interférence avec la rotation de la plaque de support 20 et donc la trajectoire des cendres 32, le racleur 160 étant situé au-dessus de la plaque de support 20, préférentiellement à une distance de 2 à 5 mm au dessus de la surface de combustion 200 de la plaque de support 20. Préférentiellement, l'axe principal B du racleur n'est pas aligné avec le centre O de rotation de la plaque de support 20 autour de l'axe de rotation A de sorte à agir comme un déflecteur interférant avec la trajectoire des cendres de façon à les évacuer vers une zone périphérique 17 hors de ladite plaque de support 20. The guiding means 16 comprises a deflector arranged so as to interfere with the trajectory of the ashes 32. Preferably, the deflector is a scraper 160 in the form of a rectilinear wall of a length substantially also at the radius of the support plate, the scraper being positioned in interference with the rotation of the support plate 20 and thus the trajectory of the ashes 32, the scraper 160 being located above the support plate 20, preferably at a distance of 2 to 5 mm above the the combustion surface 200 of the support plate 20. Preferably, the main axis B of the scraper is not aligned with the center O of rotation of the support plate 20 around the axis of rotation A so as to act as a deflector interfering with the path of the ash so as to evacuate to a peripheral zone 17 out of said support plate 20.
Selon un mode de réalisation préférentiel de la présente invention le moyen de guidage 16 comprend des moyens d'orientation du racleur 160 selon : - une translation le long de l'axe A de rotation de la plaque de support 20, et/ou, - selon une rotation autour de l'axe A de rotation de la plaque de support 20. According to a preferred embodiment of the present invention the guiding means 16 comprises means for orienting the scraper 160 according to: a translation along the axis A of rotation of the support plate 20, and / or according to a rotation about the axis A of rotation of the support plate 20.
Le racleur 160 comprend préférentiellement des éléments de balayage des centres 162 destinés à venir en contact avec la surface de support 200 de la plaque de support 20 et permettant un balayage de la cendre vers la zone périphérique 17 située en dehors de la plaque de support 20. The scraper 160 preferably comprises scanning elements of the centers 162 intended to come into contact with the support surface 200 of the support plate 20 and allowing the ash to be swept towards the peripheral zone 17 situated outside the support plate 20 .
Ces éléments 162 du racleur 160 comprennent préférentiellement des éléments de balais et/ou de raclette ou tout autre élément connu de l'état de la technique. These elements 162 of the scraper 160 preferably comprise brush elements and / or scraper or any other element known from the state of the art.
Les zones d'arrivées Z1, de combustion Z2, et d'évacuation Z3 sont toutes trois de surface variable mais sont fixes par rapport au bâti 10 et coplanaires le long du plan P formé par la surface de support 200. Les trois zones Z1, Z2 et Z3 sont préférentiellement réparties le long d'une trajectoire imposée par la plaque support T autour de l'axe de rotation A de la plaque de support 20 de manière à permettre une évacuation continue des cendres 32 durant la combustion du combustible 30, c'est-à-dire pendant le fonctionnement du dispositif. The arrival zone Z1, the combustion zone Z2 and the evacuation zone Z3 are all of variable area but are fixed with respect to the frame 10 and coplanar along the plane P formed by the support surface 200. The three zones Z1, Z2 and Z3 are preferably distributed along a path imposed by the support plate T around the axis of rotation A of the support plate 20 so as to allow continuous removal of the ashes 32 during the combustion of the fuel 30, c that is during operation of the device.
La surface de la zone de combustion Z2 varie également en fonction de la définition de la « combustion ». En effet, si la « combustion » est comprise dans un sens large et comprend tout début de démarrage de la combustion, alors cette zone peut englober la zone d'arrivée Z1. Dans la présente description, nous désignerons la zone de combustion Z2 comme étant la zone dans laquelle a lieu la « combustion vive » tout en sachant qu'un début de combustion a d'ores et déjà lieu dans la zone d'arrivée Zl. The surface of the combustion zone Z2 also varies according to the definition of "combustion". Indeed, if the "combustion" is understood in a broad sense and includes any start of combustion start, then this zone may include the arrival zone Z1. In the present description, we will designate the combustion zone Z2 as being the zone in which the "live combustion" takes place, knowing that a start of combustion has already taken place in the arrival zone Z1.
Les différentes zones d'arrivée Z1, de combustion Z2 et d'évacuation Z3 sont agencées de sorte que la plaque de support 20 mobile traverse successivement chacune des zones. En effet, les zones d'arrivée Z1, de combustion Z2 et d'évacuation Z3 sont agencées de manière non concentrique autour de l'axe de rotation A de telle sorte que la rotation de la plaque 20 provoque l'acheminement d'une portion de plaque sur laquelle est déposée une partie du combustible depuis la zone d'arrivée Z1 vers la zone de combustion Z2, et depuis la zone de combustion Z2 vers la zone d'évacuation Z3 de sorte que ladite portion de plaque, et de manière générale toute portion de plaque acheminée vers la zone d'arrivée Z1 afin de recevoir un dépôt d'une partie du combustible 30 soit essentiellement libre de toute cendre 32 et/ou de tout combustible non brûlé. The different arrival zones Z1, combustion zone Z2 and discharge zone Z3 are arranged so that the mobile support plate 20 passes successively through each of the zones. Indeed, the arrival zones Z1, Z2 combustion and Z3 discharge are arranged non-concentrically around the axis of rotation A so that the rotation of the plate 20 causes the routing of a portion plate on which is deposited a portion of the fuel from the arrival zone Z1 to the combustion zone Z2, and from the combustion zone Z2 to the discharge zone Z3 so that said plate portion, and in a general manner any portion of plate conveyed to the arrival zone Z1 to receive a deposit of a portion of the fuel 30 is essentially free of any ash 32 and / or any unburned fuel.
L'expression « essentiellement libre de toute cendre » est à comprendre dans le sens où le présent dispositif de combustion (et notamment le racleur 160) a pour fonction d'évacuer la totalité de cendres disposées sur la surface 200 de la plaque de support 20. Toutefois, il est à noter que de fines particules de cendres peuvent s'incruster sur les éventuelles aspérités de la plaque de support 200 pouvant passer sous le racleur 160 sans être acheminées vers la zone 17 hors de la plaque de support 20. The expression "essentially free of any ash" is to be understood in the sense that the present combustion device (and in particular the scraper 160) has the function of evacuating all of the ash disposed on the surface 200 of the support plate 20 However, it should be noted that fine particles of ash can become embedded in the possible asperities of the support plate 200 which can pass under the scraper 160 without being conveyed towards the zone 17 outside the support plate 20.
Un tel agencement des trois zones d'arrivée Z1, de combustion Z2 et d'évacuation Z3, le long de la trajectoire du combustible depuis la zone d'arrivée Z1 jusque vers la zone d'évacuation Z3 permet une combustion et une évacuation continue des cendres lors du fonctionnement du dispositif de combustion (c'est-à-dire lors de la combustion du combustible ; ou autrement dit que le dispositif de combustion selon l'invention permet d'évacuer les cendres sans arrêter le fonctionnement de la machine pour la phase d'évacuation des cendres). Such an arrangement of the three zones of arrival Z1, combustion Z2 and evacuation Z3, along the fuel path from the arrival zone Z1 to the discharge zone Z3 allows combustion and continuous evacuation of ashes during the operation of the combustion device (that is to say during the combustion of the fuel, or in other words that the combustion device according to the invention makes it possible to evacuate the ashes without stopping the operation of the machine for the ashes evacuation phase).
Il est à noter également que cet agencement des trois zones d'arrivée Z1, de combustion Z2 et d'évacuation Z3 permet d'éviter toute accumulation des cendres et par conséquent toute formation de mâchefer indésirable. It should also be noted that this arrangement of the three zones of arrival Z1, combustion Z2 and evacuation Z3 makes it possible to avoid any accumulation of ashes and consequently any formation of undesirable clinker.
Le dispositif de combustion comprend également avantageusement un second élément de guidage 15 fixe par rapport au bâti 10 et situé en périphérie de la plaque de support 20 permettant de maintenir le combustible 30 et/ou les cendres 32 sur la plaque de support 20 au moins partiellement entre la zone d'arrivée Z1 et la zone d'évacuation Z3. Ce second élément de guidage 15 constitue ainsi un garde combustible c'est-à-dire un élément qui permet de maintenir la trajectoire du combustible sur la plaque de support 20 afin d'éviter toute chute hors de la zone de combustion entre la zone de combustion et la zone d'évacuation. Un tel élément de guidage 15 peut être également mobile selon un degré de liberté en rotation autour de l'axe de rotation A de la plaque de support 20. Préférentiellement, l'élément de guidage 15 comprend un muret cylindrique situé sur la périphérie extérieure du support de plaque et qui en épouse le contour suivant une ouverture d'environ 90°C. The combustion device also advantageously comprises a second guide member 15 fixed relative to the frame 10 and located at the periphery of the support plate 20 for holding the fuel 30 and / or ashes 32 on the support plate 20 at least partially between the arrival zone Z1 and the evacuation zone Z3. This second guiding element 15 thus constitutes a combustible guard, that is to say an element which makes it possible to maintain the trajectory of the fuel on the support plate 20 in order to prevent any fall outside the combustion zone between the zone of combustion and the evacuation zone. Such a guide element 15 may also be movable according to a degree of freedom in rotation about the axis of rotation A of the support plate 20. Preferably, the guide element 15 comprises a cylindrical wall located on the outer periphery of the plate support and which follows the contour following an opening of about 90 ° C.
Le dispositif de combustion comprend en outre des moyens d'alimentation en comburant 13 destinés à alimenter la combustion du combustible 30 en comburant (comme l'air). Préférentiellement, les moyens d'alimentation en comburant 13 comprennent au moins deux arrivées 130a et 130b d'air fixes par rapport au bâti 10 et agencés de part et d'autres de l'arrivée 12 de combustible. Ces arrivées 130a et 130b d'air sont reliées à un ventilateur 132 dont le débit d'air est réglable et permet d'assurer une bonne propagation du comburant sur la surface de support 200 de la plaque de support 20 tout en formant ainsi un lit de combustion homogène et empêchant également tout contact entre les arrivées d'air et les cendres en cours de formation. Il n'y a donc pas de risque de formation de mâchefer obturant les arrivées d'air. Bien évidemment, tout autre comburant connu de l'état de la technique peut être utilisé comme du dioxygène, de l'ozone, etc. The combustion device further comprises oxidizer supply means 13 for supplying combustion of the fuel 30 with oxidant (such as air). Preferably, the oxidizer supply means 13 comprise at least two fixed arrivals 130a and 130b relative to the frame 10 and arranged on either side of the fuel inlet 12. These air inlets 130a and 130b are connected to a fan 132 whose air flow is adjustable and ensures a good propagation of the oxidant on the support surface 200 of the support plate 20 while forming a bed homogeneous combustion and also preventing any contact between the air inlets and ashes during training. There is no risk of clinker formation clogging the air inlets. Of course, any other known oxidizer of the state of the art can be used as oxygen, ozone, etc.
En référence à la figure 4 et selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les deux arrivées d'air 130a et 130b sont préférentiellement constituées d'un élément tubulaire 1300 creux qui épouse la forme de la plaque et dont une extrémité distale 1301 par rapport au moyen de ventilation 132, comprend une pluralité de perçages 1302 (par exemple une vingtaine de perçages) d'environ 4mm agencés préférentiellement selon deux rangées, les deux éléments tubulaires des arrivées 130a et 130b d'air étant agencés de part et d'autre de l'arrivée 12 de combustible en prolongement de l'arrivée 12 de telle sorte qu'ils soient parallèles entre eux et à égale distance de la surface de support 200 de la plaque de support 20. Les perçages 1302 des arrivées 130a et 130b sont en vis-à-vis, la zone de réception Z1 devant l'arrivée 12 étant située au milieu. La longueur de dépassement des arrivées 130a et 130b sont avantageusement égale à celle du rayon de la plaque de support de sorte à laisser un très faible ouverture entre l'arrivée 130b (voir figure 2b) et le racleur 160. With reference to FIG. 4 and according to one particular embodiment of the invention, the two air inlets 130a and 130b preferably consist of a hollow tubular element 1300 which matches the shape of the plate and of which a distal end 1301 relative to the ventilation means 132, comprises a plurality of bores 1302 (for example about twenty bores) of about 4mm preferably arranged in two rows, the two tubular elements of the arrivals 130a and 130b of air being arranged on both sides. other of the fuel inlet 12 in extension of the inlet 12 so that they are parallel to each other and equidistant from the support surface 200 of the support plate 20. The bores 1302 of the arrivals 130a and 130b are vis-à-vis, the receiving zone Z1 in front of the arrival 12 being in the middle. The overflow length of the arrivals 130a and 130b are advantageously equal to that of the radius of the support plate so as to leave a very small opening between the inlet 130b (see FIG. 2b) and the scraper 160.
L'axe principale C de l'arrivée 12 de combustible, parallèle aux deux arrivées d'air 130a et 130b, n'est pas aligné avec le centre O de la plaque de support 20 de sorte à déposer le combustible 30 avec une composante tangentielle à la rotation de la plaque. The main axis C of the fuel inlet 12, parallel to the two air inlets 130a and 130b, is not aligned with the center O of the support plate 20 so as to deposit the fuel 30 with a tangential component at the rotation of the plate.
L'arrivée du combustible 12 est reliée à un silo à combustible 124 formant un logement L destiné à recevoir un stock de combustible, le silo comprenant dans son fond une sortie 1240 connectée à l'arrivée de combustible 12, l'acheminement du combustible depuis la sortie 1240 du silo 124 à combustible jusqu'à la sortie 122 est effectuée par une vis de transport de combustible 126, comme une vis sans fin. Une telle vis de transport de combustible est connue de l'état de la technique et ne sera pas plus détaillée. The arrival of the fuel 12 is connected to a fuel silo 124 forming a housing L intended to receive a fuel stock, the silo comprising in its bottom an outlet 1240 connected to the fuel inlet 12, the fuel flow from the outlet 1240 of the fuel silo 124 to the outlet 122 is effected by a fuel transport screw 126, such as a worm. Such a fuel transport screw is known from the state of the art and will not be more detailed.
Le dispositif de combustion selon l'invention comprend également une unité de contrôle 19 destinée à contrôler la rotation de la plaque de support 20 et/ou de l'arrivée du combustible 30 (c'est-à-dire de la visse de transport 126). The combustion device according to the invention also comprises a control unit 19 intended to control the rotation of the support plate 20 and / or the arrival of the fuel 30 (that is to say of the transport screw 126). ).
Préférentiellement, le combustible utilisé se présente sous la forme fragmentée/divisée et comprend au moins l'un des matériaux suivants : granulés bois, plaquettes forestières, charbon pulvérisé. Preferably, the fuel used is in the fragmented / divided form and comprises at least one of the following materials: wood pellets, forest chips, pulverized coal.
En référence à la figure 6, particulièrement dans le cas d'une application domestique, il est possible d'agencer également un cône 103 au dessus du support de plaque 20. Ce cône est coiffé d'un tore 104 qui est percé au niveau de sa surface interne 1040 afin de pouvoir injecter de l'air vers le centre du cône 103. Les fumées et les flammes de la combustion sont concentrées en montant depuis la plaque de support 20 dans le cône 103. En sortie haute du cône 103 (là où se situe le tore 104) de l'air est injecté dans les fumées et provoque ainsi une flamme permettant d'obtenir de bonnes performances de combustion (en réduisant ainsi les émissions de fumées et permettant un meilleur rendement). Cela permet également d'obtenir un meilleur effet visuel avec une flamme de plus grande longueur. Referring to Figure 6, particularly in the case of a domestic application, it is possible to also arrange a cone 103 above the plate support 20. This cone is capped with a torus 104 which is pierced at the level of its internal surface 1040 in order to be able to inject air towards the center of the cone 103. The flue gases and flames of the combustion are concentrated while rising from the support plate 20 in the cone 103. At the top exit of the cone 103 (there where torus 104 is located) air is injected into the flue gas and thus causes a flame to obtain good combustion performance (thereby reducing smoke emissions and allowing better performance). This also provides a better visual effect with a longer flame length.
Un dispositif de combustion selon l'invention permet : - d'utiliser n'importe quel type de biomasse et/ou charbon fragmenté/divisé comme combustible. En effet, la production de mâchefer est évitée et les dépôts sur les parois sont réduits quel que soit le type de combustible utilisé (bois, céréales, noyaux de fruits, ...). - l'encombrement est réduit grâce à l'agencement au niveau d'une même plaque, de l'arrivée, de la combustion et de l'évacuation des cendres. 30 L'introduction du combustible n'est pas obligatoirement faite au même niveau de la surface de support comme expliqué précédemment mais peut être effectuée par le haut (sortie de l'arrivée de combustible faisant face à la surface de support, le combustible tombant sur cette surface) ou par le bas (sortie de l'arrivée de combustible parallèle à la surface de support, le combustible étant remonté à la surface par la vis de transport). A combustion device according to the invention makes it possible: to use any type of biomass and / or split / split coal as fuel. Indeed, the production of clinker is avoided and the deposits on the walls are reduced whatever the type of fuel used (wood, cereals, fruit stones, ...). - Clutter is reduced thanks to the arrangement at the same plate, the arrival, combustion and ash removal. The introduction of the fuel is not necessarily made at the same level of the support surface as explained above but can be done from the top (exit of the fuel inlet facing the support surface, the fuel falling on this surface) or from below (exit of the fuel supply parallel to the support surface, the fuel being raised to the surface by the transport screw).
La rotation de la plaque de support 20 est opérée à l'aide d'un moteur qui actionne par exemple un système de réducteur à poulies. Alternativement on peut utiliser un motoréducteur. La vitesse de rotation est réglable (notamment grâce à l'unité de contrôle 19) par exemple à l'aide d'un générateur de tension variable. La hauteur du plateau par rapport aux arrivées d'air peut être également réglable à l'aide de tous types d'éléments connus de l'état de la technique. The rotation of the support plate 20 is operated by means of a motor which actuates for example a pulley gear system. Alternatively, a geared motor can be used. The rotational speed is adjustable (in particular by means of the control unit 19), for example by means of a variable voltage generator. The height of the plate relative to the air inlets can also be adjustable using all types of elements known from the state of the art.
L'ensemble des valeurs numériques ainsi que l'ensemble des matériaux précédemment cités sont donnés à titre illustratif et ne définissent aucune limitation de la présente invention. Il est également à noter que le dispositif de combustion selon la présente invention peut être associé à des techniques de réduction d'émission de fumées connues de l'état de la technique (les particules fines, entre autres).15 The set of numerical values as well as all the aforementioned materials are given for illustrative purposes and do not define any limitation of the present invention. It should also be noted that the combustion device according to the present invention can be associated with smoke emission reduction techniques known from the state of the art (fine particles, among others).
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