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CHAMBRES DE COMBUSTION A CENDRES FONDUES
La présente invention a pour objet des chambres de-combustion dans lesquelles on provoque la fusion des cendres, chambres caractérisées principalement par le fait que leur paroi inférieure est pourvue d'une ou de plusieurs ouvertures d'écou- lement des cendres fondues et que ces ouvertures sont limitées par des anneaux ou cadres creux protégés contre les échauffe- ments exagérés et l'action des cendres fondues au moyen d'une circulation d'eau et aussi, éventuellement, par des dispositifs protecteurs externes .
La description qui,va suivre, en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée .
La fig.l est une coupe verticale partielle d'une chambre de combustion pour foyer de chaudière , à laquelle l'invention a été appliquée ; la fig. 2 est, à plus grande échelle , une vue en plan avec coupe partielle d'un détail de la fig.l; les fig. 3 et 4 dont des coupes verticales par III-III et par IV-IV de la fig. 2.
Les fig. 5 et 6 sont des coupes, similaires aux fig. 3 et 4, d'une variante de la réalisation de l'invention ;
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les fig. 7 et 8 représentent, en coupe longitudinale et en plan une autre variante de la réalisation représentée fig.l et 2 .
Les fig. 9 et 10 représentent en coupe verticale et en plan un autre mode de réalisation dans lequel le cadre de l'ouverture est constitué par des tubes de circulation, mode dont les fig.11,12,13,14,15,16,17 et 18 représentent à plus grande échelle des variantes comportant divers modes de pro- tection du cadre contre l'action du laitier .
Les fig.19 et 20 représentent encore un autre mode de réalisation, dont les fig.21 et 22 représentent une variante
Dans l'installation représentée fig.l, la chambre de combustion A d'un foyer de chaudière, est pourvue de brû- leurs B à combustible pulvérulent, par exemple à charbon pulvé- risé, dirigés vers le bas afin de provoquer la fusion des cen- dres qui tombent dans le fond de la chambre .Les parois latéra- les de la chambre de combustion sont protégées contre l'excès de température par des tubes vaporisateurs 9, 10, 11 qui peu- vent être munis d'ailettes .
Le fond 0 de la chambre est éga- lement protégé par des tubes de circulation d'eau 21 approxi- mativement horizontaux ; la longueur de certains d'entre eux est intercalé, à l'endroit où l'on veut provoquer l'évacua- tion des cendres fondues ,un anneau ou cadre creux ,par exem- ple en acier moulé, de forme quelconque mais de préférence circulaire, 12, dont l'ouverture centrale 13 servira à l'écou- lement du laitier formé par la fusion des cendres .
La paroi externe 15 de l'anneau 12 est de préfé- rence de forme circulaire et pourvue de tubulures 16 auxquelles sont raccordés par soudage les tronçons des tubes de circula- tion de circulation d'eau correspondants . Dans l'exemple re- présenté fig.l , cet anneau est situé près d'une des parois de
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la chambre A et est voisin d'un collecteur de la chaudière, 20, auquel aboutissent des tubes de retour d'eau 22 ; tronçons de tubes 17,.très courts, peuvent être horizontaux ; lestronçons 18, plus longs, auront de préférence une légère pente ascendante vers le collecteur 19 auquel ils sont raccordés de même que les tubes ininterrompus 21, cette pente facilitant l'évacuation par le collecteur 19 et les tubes de montée 9 de toute vapeur formée dans les tronçons 17,18, ou dans l'anneau 12.
La section transversale simple de l'anneau 12 est de préférence égale ou à peu près égale à la somme des sections transversales des tronçons de tubes 17 qui y aboutissent et à la somme des sections des tronçons de tubes 18, afin de ne provoquer dans cet anneau ni étranglement, ni ralentissement du courant d'eau qui y est amené et en est emmené par les tubes qui y abou- tissent .
La section transversale simple de l'anneau 12 est de préférence de forme approximativement triangulaire, avec une portion supérieure 23 très étroite et une paroi interne 24 très inclinée ; cette disposition se prête à ce que le laitier ne séjourne.pas sur l'anneau ; de la paroi 24 fait que celle-ci absorbe beaucoup de chaleur rayonnée par la flamme des brûleurs et que le laitier, par suite, ne s'y coagule pas et s'écoule rapidement .
La forme de l'anneau 12 est aussi calculée de fa- çon que sa surface en contact avec le laitier soit approxima- tivement égale à celle que présenteraient au laitier, dans le même espace, les portions qui s'y trouveraient si les tronçons 17 et 18 étaient raccordés directement ; de la sorte, la circu- lation dans les tubes raccordés à l'anneau 12 est sensiblement la même que dans les autres tubes 21 du fond0de la chambre, leur
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chauffage étant le même .
Les tubulures 16 de raccordement des tronçons de tubes 17 et 18 à l'anneau 12 sont situées à la partie supérieure de la section de l'anneau, afin d'éviter dans celui-ci la formation et la stagnation de poches de vapeur .
Les intervales qui séparent les uns des autres les tubes 21, les tronçons de tubes 17 et 18, peuvent être fermés par des ailettes 25 fixées à ces tubes ; sur ces ailettes ,on peut en outre disposer des matières réfractaires 26, fig. 5et 6, telles que la chromite qui unit à ses propriétés réfractaires une bonne conductibilité thermique . Cette couche de produits réfrac- taires sera de préférence en affleurement avec le dessus de l'an- neau 12 afin que le laitier s'écoule à mesure de sa formation .
Afin que la présence de l'anneau 12 ne provoque aucune perturbation de la circulation d'eau dans les tubes continus voi- sins, on peut trouver préférable dans certains cas de prévoir dans cet anneau et les tronçons de tubes qui s'y raccordent, une circulation indépendante . C'est ce qu'on a représenté dans les fig. 7 et 8 . Ici, contrairement au cas de la fig.l, l'énneau d'é- coulement de laitier ,12, est disposé au milieu du fond de la chambre de combustion . Cet anneau est raccordé d'une part par des tronçons de tubes 31 au ballon inférieur 27 et, d'autre part, par les tronçons de tubes 32 à un collecteur 29 de la chaudière d'où partent des tubes vaporisateurs 30. Le ballon 27 et le collecteur 29 sont en outre reliés par des tubes continus 33 . Les tubes 33 et les tronçons 31 et 32 ont de préférence une légère pente as- cendante vers le collecteur 29.
Le collecteur 29 est divisé sur sa longueur en trois parties 29a, 29b ,29c, séparées par des cloisons 29d et à chacune desquelles correspondent des tubes va- porisateurs 30, de sorte que les tronçons de tubes 31 et 32 ont
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leur circulation propre, indépendante de celle des tubes 33.
Dans le dispositif représenté fig. 9 et 10, l'anneau ou cadre creux limitant l'ouverture d'écoulement 13 du laitier est formé au moyen de deux des tubes de circulation 36, cintrés en sens contraire l'un de l'autre pour délimiter chacun la moi- tié de l'ouverture 13; les tubes 21 voisins, de part et d'autre de l'ouverture 13 sont déviés dans des mesures décroissantes pour garder au faisceau tubulaire le plus d'homogénéité possible .
Dans cet exemple, les tubes de circulation du fond C de la chambre A sont alimentés en eau à partir d'un collecteur 34 , alimenté lui-même au moyen de tubes de retour d'eau de la chaudière 35; ils ont une légère pente ascendante vers le col- lecteur 20. Le collecteur 19 peut être alimenté par des tuyaux le reliant au collecteur 34. Les tubes 21 peuvent être pourvus d'ailettes 25, jointives ou à peu près jointives , et recouverts de matière réfractaire 26 formant une sole plane ou légèrement en pente descendante vers l'ouverture 13 .
Dans ce cas, la forme préférée pour la paroi de l'ou- verture 13, soit conique comme dans les cas décrits plus haut: soit à génératrice légèrement convexe comme représenté en 37 fig.
12, est obtenue par exemple au moyen de matière réfractaire, mi- nerai de chrome ou autre, maintenu en place au moyen de saillies ou ailettes continues ou discontinues 38, 39, 40 fixées sur les tubes 36. de préférence,l'ailette supérieure 38 est continue et l'ailette inférieure 39 est continue ou formée de fragments jointifs; l'ailette 39 est de préférence légèrement inclinée vers le bas à partir des tubes 22 afin de favoriser la chute du laitier ; les ailettes 40 sont de préférence discontinues et for- mées de fragments disposés en chicane d'une ailette à l'autre comme on l'a représenté fig.ll. Pour fermer les extrémités 41 de
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l'ouverture 13, des ailettes 42 sont fixées transversalement aux tubes 36;
elles sont en chicane et s'élèvent un peu plus haut que les ailettes 38 afin quele laitier passe de préférence par les endroits autres que les extrémités 41.
Un autre mode de réalisation, représenté par les fig.14,15 et 16, consiste à protéger les parties cintrées des tubes 36 au moyen de blocs réfractaires 43 fixés par coulée, scellement, ou autrement, sur ces parties de tubes Des broches 44 chassées entre ces blocs assurent l'étanchéité des joints qui les séparent.
Les endroits 41, fig.ll, de l'ouverture 13 , pou- vant constituer des points faibles plus exposés que d'autres à la détérioration par le laitier, on peut aussi adopter le mode de réalisation suivant, représenté par les fig.17 et 18 : ces endroits 41, on coupe les coudes des tubes 36 qui raccordent leurs parties rectilignas aux parties cintrées 36a et on les remplace par des boites raccord 44, par exemple en acier moulé, dans lesquelles les extrémités des portions de tubes 36 et 36 a sont fixées de façon étanche, par soudage ou autrement.
Chaque boite 44 comporte deux cavités 45 dont chacune correspond à l'un des dieux tubes 36 et établit la communication entre une partie rectiligne de celui-ci et la partie cintrée 36a corres- pondante ,qui peut être protégée contre l'action du laitier de toute façon appropriée, par exemple par des matières réfrac- taires maintenues en place par des alites 38,39,40 , comme dans le cas des fig.ll et 12. De même, les surfaces des boites 44 situées vers le haut et à l'intérieur de l'ouverture 13 peuvent être pourvues d'ailettes ou de nervures 46 entre lesquelles on fixera des matières réfractaires .
Dans l'installation représentée par les fig.19 et 20
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on a adopté des dispositions propres à améliorer encore la cmrcu- lation de l'eau et à réduire encore les risques de formation de poches de vapeur . L'ouverture d'écoulement du laitier est au milieu du fond C de la chambre de combustion A. Ici, les tubes 47 qui constituent la plus grande partie du fond C ne vont pas du collecteur 19 au collecteur 20 ,mais partent de collecteurs 48 placés sous le fond C qu'ils relient par des parties cintrées 49 et des portions horizontales ou, de préférence, légèrement ascendantes , 50, respectivement aux collecteurs 19 et 20, formant ainsi deux nappes jointives , sensiblement égales et situées sen- siblement dans e prolongement l'une de l'autre.
Le cadre creux 51 de l'ouverture d'écoulement du lai- tier, par exemple en acier moulé, est de préférence constitué de deux moitiés se raccordant dans le plan vertical qui sépare les deux nappes de tubes 50; chacune de ces deux moitiés est raccordée d'une part, par des tubes cintrés 52, à des collecteurs inférieurs 53 disposés dans l'alignement des collecteurs 48 et, d'autre part, par des tubes 54 comportant une partie cintrée et une partie rectiligne située dans le plan des nappes de tubes 50 voisines, aux collecteurs 19 et 20 ; tubes 54 sont branchés à la partie supérieure des moitiés du cadre 51 de manière à éviter la possibilité de formation de toute poche de vapeur stagnante .
Le cadre creux 51, au lieu d'être en deux pièces , peut être fait d'une pièce divisée intérieurement par une cloison.
Les collecteurs 48 et 53 sont alimentés en eau par des tubes de retour 55 venant de la chambre d'eau de la chaudière.
Les collecteurs 48 et le collecteur 53 situé dans un même aligne- ment peuvent ne former qu'un seul collecteur, quoiqu'il soit pré- férable de les séparer afin d'assurer dans le cadre 51 et les tu- bes 52 et 54 une circulation indépendante de celle des tubes 47.
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Les tubes 50 et 54 peuvent être, comme dans les cas décrits plus haut, pourvus d'ailettes longitudinales 25 ; ils meuvent être recouverts d'une couche de matière réfractaire 26, dont on peut aussi remplir le creux 56 existant entre les por- tions supérieures des cintres 49.
La variante représentée par les fig. 21 et 22 diffère de celle que représentent les fig. 19 et 20 en ce que l'ouver- ture d'écoulement du laitier est située près d'une des parois verticales de la chambre de combustion et que les tubes 47 avec leurs collecteurs 43 sont remplacés par des tubes droits con- tinus 21 analogues aux tubes 21 de la fig.l . Comme on l'a re- présenté fig. 22, le collecteur 20 peut être divisé en plusieurs compartiemants par des cloisons 56, un de ces compartiments étant réservé pour les tubes 54 qui y aboutissent afin d'assurer une circulation indépendante de l'eau dans ces tubes et les tubes de montée , ou vaporisateurs, 10, correspondants . On peut faire de même dans le collecteur 19 .
Des modifications de détail peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits sans que pour cela on sorte nécessairement du cadre de l'invention .
Il est à remarquer que le foyer, munis d'une chambre de combustion conforme à l'invention, peut avoir un but prin- cipal tout autre que le chauffage de la chaudière dont la circu- lation d'eau est utilisée pour le refroidissement du cadre de l'ouverture d'écoulement du laitier ; en d'autres termes la chaudière peut -être un accessoire incorporé dans une installa- tion da foyer destinée principalement à d'autres usages ther- miques .