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" Perfectionnements aux foyers-chaudières ".
La présente invention concerne les fcyers-chau- dières et elle est spécialement précieuse dans les cas où le combustible, du charbon pulvérisé par exemple, est brûlé en suspension. L'expression "foyer-chaudière" signie ici une installation de chaudière dont le fcyer est délimité principalement par la chaudière elle-même, de scrte que les éléments évapcrateurs sent soumis à la chaleur rayonnante.
L'un des butsae l'invention est d'améliorer le degre d'utilisation de la chaleur rayonnante de la flaque
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du combustible.
Un autre but est de simplifier la chaudière dans certaines de ses caractéristiques et de fournir une installa- tion qui dans ses dimensions d'ensemble, ausbi oien au peint de vue de la hauteur que de la superficie, est très petite en comparaison de ce qui est nécessaire actuellement, sui- vant la pratique courante peur produire la même quantité ae vapeur ou une quantité de vapeur à peu prêt semblable.
Un autre but de l'invention est de fournir un foyer-chaudière construit et dispose de façon qu'il soit possible d'y placer un surchauffeur en vue d'obtenir n'im- porte quel degré désiré de surchauffe.
Un autre but de l'invention est de rendre possible l'introduction du combustible avec une faible pression d'in- jection et une faible pression de l'air, ce qui réduit con- sidérablement la puissance nécessaire au fonctionnement
La présente invention fournit également une cons- truction suivant laquelle on peut employer des éléments pra- tiquement standardisés, de telle sorte qu'il soit pcssible de construire des foyers-chaudières de diverses capacités en augmentant ou en diminuant simplement le nombre d'éléments employas.
L'invention comprend une chambre ae combustion pour brûler du combustible pulvérise, qui est subdivisee en plu- sieurs droits passages à flammes par des cloisons consti- tuées par des tubes d'eau de la chaudière, chaque passage à flammes étant alimenté par un courant de combustible.
La fig. 1 est une coupe verticale d'un foyer de chaudière comportant les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention..
La fige 2 est une coupe par la ligne 2-2 de la fig. 1.
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Fig. 3 est une coupe par la ligne 3-3 de la fige 1,
A est la chambre de combustion de la chaudière con- sidérée dans son ensemble.Cette chambre de combustion est formée en grande partie par des tubes de chaudière soumis à la chaleur rayonnante et par certaines parties en paroi ré- fractaire qui seront décrites dans la suite. L'espace de combustion.du foyer est délimité sur les côtés par deux parois d'eau a, a consistant en des tubes 7 légèrement incli- nés sur l'horizontale et disposés en une rangée verticale.
Ces tubes présentent sur leurs côtés opposés des ailettes 8 s'étendant longitudinalement, de préférence soudées aux, tubes et constituant en fait, avec les tubes, une paroi métallique continue. A l'arrière, les tubes des 'parois d'eau latérales sont reliés aux collecteurs 9, 9 et à l'avant ils sont reliés aux collecteurs'10, 10, ces derniers sont re- liés au corps cylindrique il par des tuyaux montants 12,12.
Les collecteurs 9, 9 sont reliés par des tuyaux descendants 13, 13 au corps cylindrique 11, de sorte que la circulation se fait de haut en bas dans ces tubes descendants vers les collecteurs 9,9, de là par les tubes 7 vers les collecteurs 10, 10, puis retour au corps cylindrique par les tuyaux mon- tants 12, 12. L'intérieur de la chambre de combustion est di- visé en compartiments verticaux b, c, d, e par les parois d'eau f.
Chacune de ces parois d'eau comprend des tubes 7a inclinés légèrement sur l'horizontale et disposés en une rangée verticale se 'terminant à une petite distance de. la voûte 14 de la chambre et également bien au-dessus du cen- drier 15 de la chambre, Ces tubes 7a sont munis d'ailettes 8 de la même manière que les tubes 7. Les extrémités postérieu- res des tubes'de chacune de ces parois f se rattachent à un collecteur 18 et les extrémités antérieures de ces tubes sont Déliées¯aux collecteurs 17. Les collecteurs 16 sont reliés
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par des tuyaux de descente 18 au corps cylindrique il et les collecteurs 17 sont reliés par des tuyaux mentants 19 au corps cylindrique il.
Une cloison creuse ou chicane 20 suspendue à la voûte 14 s'étend jusqu'à l'extrémité inférieure des parois d'eau.!, et est construite de façon à permettre aux parcis .d'eau de la traverser.-
Des parois réfractaires forment le cendrier et entourent l'espace de combustion en remplissant les inter- valles entre les différentes collecteurs décrits. En fait, ces collecteurs sont enchasses dans ces parois refractaires, comme on le voit clairement en examinant les dessins.
Au-dessus du cendrier 15 et bien en-dessous de l'extrémité inférieure de la paroi de chicane 20 et des extrémités inférieures des parois d'eau ± , est disposé un écran d'eau ± qui est composé de tubes 21 espacés les uns des autres de manière que les particules résiduelles qui tombent sous l'effet de la pesanteur puissent passer libre- ment entre ces tubes pour gagner 'le cendrier. A leurs extré- mités postérieures, les tubes 21 sont reliés au collecteur 22 et par leurs extrémités antérieures ils se rattachent au collecteur 23. Le collecteur 22 reçoit de l'eau des col- lecteurs 16 au moyen des tuyaux de communication 24 et les tuyaux de communication 25 constituent des tuyaux montants allant du collecteur 23 aux collecteurs 17.
L'écran d'eau est ainsi sensiblement dans le même circuit de circulation que les parois d'eaujf.
Grâce à la disposition -décrite des pièces, l'inté- rieur de la chambre de-combustion est divise en compartiments verticaux b, c, d, 1 par les parois d'eau f. L'espace est divisé suivant une sorte d'U par la chicane 20.
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Le combustible pulvérisé est introduit au sommet de la chambre de combustion par des brûleurs 26, un brûleur étant prévu au-dessus de chaque compartiment vertical. Ces brûleurs sont aplatis de façon à débiter une mince lame de combustible mêlé à de l'air servant de véhicule, c'est-à-dire mélangé seulement à une partie de l'air nécessaire pour la combustion, Il y a ainsi pour chaque compartiment vertical un courant de combustible et de flamme s'avançant vers le bas en avant de la cloison 20 puis autour de l'extrémité inférieure de celle-ci et entre cette extrémité inférieure 'et l'écran d'eau g, et de là de bas en haut à l'arrière du compartiment vertical vers la cheminée 27 de l' installation.
La largeur des compartiments verticaux est de préférence d'environ 1 mètre et la largeur du courant de combustible et de flammes dans chaque compartiment est de préférence d'environ 0,60 mètre.
Par suite de l'absorption rapide de chaleur par les tubes, il y a une tendance à un abaissement excessif de la température de la flamme et peur vaincre cette tendance, le restant de l'air nécessaire à la combustion est introduit à l'état fortement réchauffé de façon à augmenter la tempéra- ture initiale. A cet effet on dispose un caisson 28 au- dessus de la paroi antérieure de la chambre de combustion et un caisson 29 dans la chicane 20. De l'air venant d'un réchauffeur d'air 30 placé dans la cheminée 27 est introduit dans ces caissons. De là il passe dans l'espace de combus- tion par les orifices d'admission 31,et 32 dont il y a deux rangées verticales dans la paroi antérieure et dans la chi- cane 20, pour chaque compartiment vertical.
L'air admis par ces orifices, de préférence sous pression, produit une agi- tation violente et une combustion turbulente, et en vertu de.- cette action et de la température élevée à laquelle l'air
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est chauffe au préalable, la combustion est rendue totale ¯ sans perte sensible de combustible. La flamme est donc courte et la combustion est pratiquement terminée avant que les flammes tournent autour de l'extrémité inférieure de la chicane 20. Des éléments surchauffeurs 33 peuvent être placés dans des compartiments à l'arrière de la chica- ne 20, à peu près au niveau de l'extrémité inférieure de celle-ci, et des éléments réchauffeurs d'eau 34 peuvent être placés, si on le désire, à la partie supérieure de l'espace situé derrière la chicane 20.
On voit que les élé- ment} surchauffeurs peuvent se trouver à n'importe quel ni- veau convenable, de sorte qu'on peut obtenir n'importe quel degré désiré de surchauffe.
La surface évaporatoire totale sera de préférence telle que les gaz quittent l'économiser à une température beaucoup plus élevée que celle 'envisagée jusqu'à présent dans la pratique courante, afin que le degré de chaleur élevé désiré pour l'air de combustion puisse être obtenu par absorption dans le réchauffeur d'air. Il va de soi que le caisson 29 étant exposé à la chaleur des gaz d'échappe- ment sert à donner à l'air un supplément de chaleur.
On remarquera que 1* installation est essentielle- ment une installation à tirage de haut en bas et qu'en con- séquence la pression d'injection du combustible et de l'air peut être relativement plus faible que ce ne serait nécessai- re autrement. Ceci procure une économie notable de la force motrice nécessaire qui)autrement, serait beaucoup plus éle- vée pour des raisons que comprendront parfaitement les per- sonnes du métier.
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"Improvements to foyers-boilers".
The present invention relates to fcyers-boilers and is especially valuable in cases where the fuel, for example pulverized coal, is burned in suspension. The expression "hearth-boiler" here means a boiler installation whose fcyer is mainly delimited by the boiler itself, so that the evapcrating elements feel subjected to radiant heat.
One of the aims of the invention is to improve the degree of utilization of radiant heat from the puddle.
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fuel.
Another aim is to simplify the boiler in some of its characteristics and to provide an installation which in its overall dimensions, both in terms of height and area, is very small in comparison with the dimensions. is presently required, following common practice, to produce the same amount of steam or a roughly similar amount of steam.
Another object of the invention is to provide a furnace-boiler constructed and arranged in such a way that it is possible to place a superheater therein in order to obtain any desired degree of superheating.
Another object of the invention is to make it possible to introduce the fuel with a low injection pressure and a low air pressure, which considerably reduces the power required for operation.
The present invention also provides a construction in which practically standardized elements can be employed so that it is possible to construct furnace boilers of various capacities by simply increasing or decreasing the number of elements employed. .
The invention comprises a combustion chamber for burning pulverized fuel, which is subdivided into several straight flame passages by partitions formed by water tubes from the boiler, each flame passage being supplied by a current. of fuel.
Fig. 1 is a vertical section through a boiler hearth comprising the improvements which are the subject of the present invention.
Fig 2 is a section through line 2-2 of fig. 1.
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Fig. 3 is a section through line 3-3 of fig 1,
A is the combustion chamber of the boiler considered as a whole. This combustion chamber is formed largely by boiler tubes subjected to radiant heat and by certain refractory wall parts which will be described later. . The combustion space of the hearth is delimited on the sides by two water walls a, a consisting of tubes 7 slightly inclined to the horizontal and arranged in a vertical row.
These tubes have on their opposite sides fins 8 extending longitudinally, preferably welded to the tubes and in fact constituting, with the tubes, a continuous metal wall. At the rear, the tubes of the side water walls are connected to the collectors 9, 9 and at the front they are connected to the collectors' 10, 10, the latter are connected to the cylindrical body 11 by rising pipes. 12.12.
The collectors 9, 9 are connected by descending pipes 13, 13 to the cylindrical body 11, so that the circulation is from top to bottom in these descending tubes towards the collectors 9,9, from there by the tubes 7 towards the collectors 10, 10, then return to the cylindrical body via the risers 12, 12. The interior of the combustion chamber is divided into vertical compartments b, c, d, e by the water walls f.
Each of these water walls comprises tubes 7a inclined slightly to the horizontal and arranged in a vertical row ending at a small distance of. the vault 14 of the chamber and also well above the ashtray 15 of the chamber. These tubes 7a are provided with fins 8 in the same way as the tubes 7. The posterior ends of the tubes of each of them these walls f are attached to a collector 18 and the front ends of these tubes are unbound to the collectors 17. The collectors 16 are connected
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by downpipes 18 to the cylindrical body 11 and the manifolds 17 are connected by lying pipes 19 to the cylindrical body 11.
A hollow partition or baffle 20 suspended from the vault 14 extends to the lower end of the water walls.!, And is constructed in such a way as to allow the water parcels to pass through it.
Refractory walls form the ashtray and surround the combustion space, filling the gaps between the various collectors described. In fact, these collectors are embedded in these refractory walls, as can be clearly seen by examining the drawings.
Above the ashtray 15 and well below the lower end of the baffle wall 20 and the lower ends of the water walls ±, there is a water screen ± which is made up of tubes 21 spaced apart. others so that the residual particles which fall under the effect of gravity can pass freely between these tubes to reach the ashtray. At their posterior ends, the tubes 21 are connected to the collector 22 and by their anterior ends they are connected to the collector 23. The collector 22 receives water from the collectors 16 by means of the communication pipes 24 and the pipes. communication 25 constitute rising pipes going from the manifold 23 to the manifolds 17.
The water screen is thus substantially in the same circulation circuit as the water walls.
Thanks to the -described arrangement of the parts, the interior of the combustion chamber is divided into vertical compartments b, c, d, 1 by the water walls f. The space is divided in a sort of U by chicane 20.
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The pulverized fuel is introduced at the top of the combustion chamber by burners 26, a burner being provided above each vertical compartment. These burners are flattened so as to deliver a thin blade of fuel mixed with air serving as a vehicle, that is to say mixed only with a part of the air necessary for combustion, There is thus for each vertical compartment a stream of fuel and flame advancing downward in front of the partition 20 then around the lower end thereof and between this lower end 'and the water screen g, and thence from bottom to top at the rear of the vertical compartment towards the chimney 27 of the installation.
The width of the vertical compartments is preferably about 1 meter and the width of the fuel and flame stream in each compartment is preferably about 0.60 meter.
As a result of the rapid absorption of heat by the tubes, there is a tendency for the flame temperature to be excessively lowered, and in order to overcome this tendency, the remainder of the air necessary for combustion is introduced as it is. strongly reheated so as to increase the initial temperature. For this purpose, a box 28 is placed above the front wall of the combustion chamber and a box 29 in the baffle 20. Air coming from an air heater 30 placed in the chimney 27 is introduced into the baffle. these caissons. From there it passes into the combustion space through the intake ports 31, and 32 of which there are two vertical rows in the front wall and in the chuck 20, for each vertical compartment.
The air admitted through these orifices, preferably under pressure, produces violent agitation and turbulent combustion, and by virtue of this action and the high temperature at which the air
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is heated beforehand, combustion is made complete ¯ without appreciable loss of fuel. The flame is therefore short and the combustion is practically complete before the flames revolve around the lower end of the baffle 20. Superheating elements 33 can be placed in compartments at the rear of the baffle 20, at low speed. near at the lower end thereof, and water heater elements 34 may be placed, if desired, at the top of the space behind baffle 20.
It will be seen that the superheaters can be at any suitable level, so that any desired degree of superheat can be achieved.
The total evaporative area will preferably be such that the gases leave the store at a temperature much higher than that heretofore contemplated in common practice, so that the desired high degree of heat for the combustion air can be achieved. obtained by absorption in the air heater. It goes without saying that the box 29 being exposed to the heat of the exhaust gases serves to give the air additional heat.
It will be appreciated that the installation is essentially a top-down draft installation and therefore the injection pressure of fuel and air may be relatively lower than would otherwise be necessary. . This provides a significant saving in the necessary motive power which would otherwise be much higher for reasons which will be fully understood by those skilled in the art.
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