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"Procédé pour l'allumage initial du poussier de charbon dans une installation de chauffage au charbon pulvérisé, spécialement pour chaudières"
Dans les installations de chaudières à vapeur ou autres installations actionnées.par un système de chauffage au charbon pulvérisé, il est nécessaire de produire l'inflammation du courant de charbon pulvérise et d'air, qui est insufflé par les brûleurs dans le foyer, au moment de la transition de l'état froid à l'état de marche.
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On connaît déjà divers dispositifs qui servant à ce but.
Ceux-ci consistent généralement en ce que, en-dessous ou entre les brûleurs au charbon pulvérise proprement dits, sont agences des brûleurs auxiliaires par lesquels un combustible facilement inflammable, par exemple du gaz ou ci,(-, l'huile vaporisée, est insuffle dans le foyer et est allumé l'aide d'une moche en ignition. Tout le foyer est alors chauffé lentement par le com- bustible auxiliaire introduit par ces brûleurs d'allumage, jusqu'à ce que les conditions voulues pour l'allumage du combustible principal, c'est-à-diredu mélange de charbon pulvérisé et d'air, soient réalisées.
Ensuite, on met en service les brûleurs prin- cipaux dont le mélange poussier-air s'allume à la flamme du brûleur à gaz ou à huile, après quoi les brûleurs auxiliaires peuvent être mis immédiatement hors service
Il résulte de la nature morne d'un tel procédé qu'une grande partie de la chaleur de rayonnement de la longue flamme du brûleur auxiliaire est absorbée avidement par les parois entourant le foyer, qui sont, dans la plupart des cas, encore revêtues de sur- faces de refroidissement.
La chaleur transmise par rayonnement aux parois ou surfaces de refroidissement est toutefois perdue pour l'opération d'allumage et ce rayonnement de chaleur doit donc être empêché ou réduit par le chauffage lent du contenu du foyer et de l'entourage du foyer, ce quiexige évidemment une plus grande consommation de combustible d'allumage et demande aussi plus de temps. Pour autant qu'il ne soit pas prévu une amenée suffisante de gaz ou d'nuile, il faut donc toujours tenir en provision une quantité plus grande de gaz ou d'huile pour la mise en oeuvre du procédé. Cela estanti-économique et n'est pas toujours possible à certaines époques.
L'invention concerne un procédé pour l'allumage initial du poussier de charbon, qui ne donne pas lieu aux inconvénients
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précités et qui est complètement indépendant de tous combusti- bles auxiliaires dont l'acquisition est difficile ou coûteuse.
Suivant l'invention, de l'oxygène pur est mélangé, à l'em- bouchure du brûleur ou à proximité de celle-ci, au mélange de charbon pulvérisé et d'air qui est insufflédans le foyer par les brûleurs à charbon pulvérisé, tandis qu'en même temps la quantité d'air servant à l'entraînement du charbon pulvérisé, c'est-à-dire d'air primaire ou air porteur, est avantageusement réduite à la quantité juste suffisante pour produire encore l'entraînement du charbon pulvérisé.
De cette façon, il est formé un mélange fortement concentréde charbon pulvérisé. et d'oxygène, qui s'allume rapidement et sûrement, et sans l'aide d'un combus- tible auxiliaire, dès qu'il entre en contact avec une mèche en iition. Ce nouveau procédé est basé sur les considérations ci- après .
Dans les brûleurs normaux à charbon pulvérisé, l'allumage initial du charbon pulvérisé n'est pas possible, parce que l'air nécessaire à la combustion est non seulement trop froid, mais contient également trop de balla,st (79% d'azote), dont le chauf- fage jusqu'à une température propice à l'allumage du combustible exige une trop forte consommation de chaleur. Pour recevoir suffisamment d'oxygène, la particule de charbon pulvérisé qui est allumée par la mèche, entra en contact avec trop de ballast, lequel lui enlève la chaleur développée et finit ainsi par l'éteindre.
Dans le procédé suivant l'invention, l'oxygène addi- tionnel compense l'action nuisible du ballast et, dans sa forme d'exécution préférée, c'est-à-dire lorsque l'air porteur est limité à la quantité nécessaire à l'entraînement du charbon pulvérisé, la majeure partie du ballast formé par l'azote est éliminée, de sorte que la particule de charbon pulvérisé allumée par la mèche trouve une quantité d'oxygène amplement suffisante pour sa cornbusti on, laquelle s'opère donc rapidement et complè- tement .
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Pour réaliser la mise en oeuvre de ce procédé, on a monté, dens les brûleurs, des tuyères par lesquelles l'oxygène devant être ajouté au mélange est introduit, à l'éta.t finement divisé, dans l'arrivée du courant de charbon pulvérisé et d'air. Le chauffage initial de la chaudière à vapeur ou analogue est avan- tageusement effectué en opérant d'abord avec le moins d'air porteur possible et beaucoup d'oxygène et en diminuant alors progressivement 1'amenée d'oxygène, tout en augmentant l'amenée d'air, pour passer ensuite à la marche normale.
Au lieu d'introduire l'oxygène dans les brûleurs à charbon pulvérisé et de le mélanger au charbon pulvérisé porté par une faible quantité d'air, on peut prévoir des brûleurs auxiliaires spéciaux qui sont actionnés conformément au procédé suivant l'invention et restent en service jusqu'à, ce que les conditions requises pour l'allumage du mélange de charbon pulvérisé et d'air sortant des brûleurs principaux soient réalisées, comme dans le cas du chauffage initial au moyen de brûleurs auxiliaires à gaz ou à huile.
Pour éviter que la tuyère divisant l'oxygène ne se consume dans le cas où elle serait portée à incandescence, cette tuyère et, si nécessaire, aussi une partie de la canalisation d'oxygène, peuvent être établies en une matière non combustible, par exemple céramique.
Les brûleurs servant ;;;, l'exécution du procédé suivant l'in- vention sont avantageusement pourvus, à leur embouchure, d'une gaine de matière accumulant la chaleur, par exemple de matière réfractaire. Ce bac du brûleur est très rapidement chauffé et porté à incandescence par la mélange en combustion de charbon pulvérisé et d'oxygène. Dès lors, on peut couper l'arrivée de l'oxygène, puisque l'allumage du charbon pulvérisé se fait alors par la, chaleur rayonnante et le contact avec l'embouchure.
Dans
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ce cas, il n'est pas nécessaire d'amener de l'oxygène pendant toute la période d'allumage, car il suffit d'amener l'oxygène jusqu'à ce que l'embouchure en matière réfractaire soit portée à incandescence. Etant donné que cette embouchure ne comporte qu'une faible masse devant être chauffée, le chauffage initial s'effectue très rapidement, ce qui donne lieu à une économie supplémentaire d'oxygène.
L'embouchure peut former aussi bien une partie du brûleur qu'une partie de la chambre de combustion, c'est-à-dire de la paroi du foyer. Son ouverture ne peut toutefois pas être trop grande, afin que, d'une part, la masse réfractaire soit chauffée rapidement par le courant sortant de charbon pulvérisé et d'oxy- gène et que, d'autre part, lemélange de charbon pulvérisé et d'air sortant de l'embouchure, après le chauffage de celle-ci, soit facilement allumé-,
Il est particulièrement avantageux de prévoir, pour l'allumage initial, des brûleurs auxiliaires qui possèdent une paroi en matière réfractaire accumulant la chaleur et qui sont actionnés de telle façon que d'abord le charbon pulvérisé, avec seulement .la quantité d'air suffisante pour 1'entraînement de celui-ci,
soit introduit ensemble avec l'oxygène, et qu'ensuite il soit introduit encore de l'air secondaire et finalement, si on le désire, de l'air tertiaire à proximité de l'embouchure du brûleur.
La paroi en matière réfractaire peut alors former une chambre qui se rétrécit vers l'embouchure pour de. nouveau s'élargir ensuite. On conserve ainsi l'avantage d'un allumage facile et rapide avec une consommation d'oxygène aussi faible que possible, mais on obtient, en outre, l'avantage que la flamme sortant du brûleur auxiliaire pénètre loin dans le foyer et assure également ici l'allumage iranédiat du mélange de charbon pulvérisé et d'air, de composition normale, sortant des brûleurs principaux.
Les brûleurs principaux peuvent donc déjà être mis en service peu de
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temps aprèsla mise en marche des brûleurs auxiliaires, tandis que l'admission d'oxygène dans les brûleurs auxiliaires peut égale- ment être coupée après peu de temps, puisque la paroi en matière réfractaire se chauffe rapidement en accumulant de la chaleur, de sorte que la température reste suffisamment élevée pour permettre l'allumage, même sans addition d'oxygène.
Le dessin annexé montre un mode de réalisation d'un tel brûleur auxiliaire.
L'axe longitudinal du brûleur auxiliaire est, de la manière connue en soi, incliné de façon à couper le plan des brûleurs principaux avec lesquels il doit coopérer. La paroi a du brûleur auxiliaire est établie en matière réfractaire et présenta une
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épaisseur suif izante pour 11ermettre une acctuiiulatiori de chaleur.
Par le tuyau b est introduit du charbon pulvérisé et seulement une quantité d'air primaire qui suffit pour l'entraînement du charbon pulvérisé, tandis que la faible quantité requise d'oxygène entre par le tuyau étroit f. De l'air secondaire est introduit, par des tubulures o, dans la chambre formée par la paroi a. en matière réfractaire, laquelle chambre est d'abord cylindrique et va ensuite en se rétrécissant, tandis que de l'air tertiaire est amené, par des tubulures d, autour de la dite chambre, qui s'élargit de nouveau quelque peu près de l'embouchure. Lors de son allumage, le mélange facilement inflammable d'oxygène et de charbon pulvérisé, auquel est ajouté seulement peu d'air, déve- loppe de la chaleur, qui est accumulée en grande partie dans la paroi a.
L'admission d'air secondaire à distance suffisante du tuyau 1 n'empêche pas l'allumage, mais favorise la combustion de après l'allumage, de sorte que/cette manière l'accumulation de chaleur est également encore augmentée. Auz gaz chauds de combustion, à leur sortie du brûleur auxiliaire, on ajoute fina- lement encore de l'air tertiaire, formant air d'enrobage, qui est amené par la chambre périphérique conique 6, ce qui rend la
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combustion plus complète et favorise encore la production d'une flamme longue, pénétrant profondément dans le foyer.
Le fonctionnement s'opère avantageusement comme suit.
Par l'addition d'oxygène et le réglage approprié de l'admission d'air, il faut produire la combustion du charbon pulvérisé autant que possible à l'intérieur du brûleur auxiliaire, afin que la paroi accumulant la chaleur devienne très rapidement incandescente.
Lorsque ce résultat est obtenu, on interrompt l'amenée d'oxygène, puisque le charbon pulvérisé s'allume alors automatiquement dans son mélange avec l'air. Par le réglage approprié de l'air secon daire et de l'air tertiaire, on conduit ensuite l'opération de combustion de telle façon que, dans les brûleurs auxiliaires, on développe seulement la chaleur suffisante pour réaliser l'état d'incandescence, mais que la flamme principale soit déplacée hors du brûleur auxiliaire et atteigne une longueur suffisante, de manière à remplir la fonction réelle assignée au brûleur auxiliai- re, qui consiste à allumer le mélange de charbon pulvérisé et d'air qui sort des brûleurs principaux.
On opère donc, en réalité, de telle manière qu'en plus de l'amenée d'oxygène, l'amenée et le dosage de l'air comme air porteur, air secondaire et air tertiaire, s'effectuent de telle façon que seule la cha- leur suffisante pour produire et maintenir l'état d'incandescence soit développée à l'intérieur du brûleur auxiliaire, mais que la flamme principale opérant l'allumage soit déplacée hors du brûleur auxiliaire.
REVENDICATIONS.
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"Process for the initial ignition of coal dust in a pulverized coal heating installation, especially for boilers"
In installations of steam boilers or other installations operated by a pulverized coal heating system, it is necessary to produce the ignition of the stream of pulverized coal and air, which is blown by the burners into the hearth, at the moment of transition from cold state to running state.
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Various devices are already known which serve this purpose.
These generally consist in that, below or between the pulverized coal burners proper, are arranged auxiliary burners by which an easily flammable fuel, for example gas or ci, (-, vaporized oil, is The fireplace is blown into the fireplace and is ignited with the aid of an igniting mock. The entire fireplace is then slowly heated by the auxiliary fuel introduced by these pilot burners, until the desired conditions for ignition. main fuel, i.e. a mixture of pulverized coal and air, are produced.
The main burners are then put into operation, the dust-air mixture of which ignites by the flame of the gas or oil burner, after which the auxiliary burners can be put out of service immediately.
As a result of the dreary nature of such a process, much of the radiant heat from the long flame of the auxiliary burner is eagerly absorbed by the walls surrounding the hearth, which are in most cases still coated with cooling surfaces.
The heat transmitted by radiation to the walls or cooling surfaces is however lost for the ignition operation and this heat radiation must therefore be prevented or reduced by the slow heating of the contents of the hearth and the surroundings of the hearth, which requires obviously a greater consumption of ignition fuel and also requires more time. Provided that a sufficient supply of gas or oil is not provided, it is therefore always necessary to keep in stock a larger quantity of gas or oil for the implementation of the process. This is anti-economic and is not always possible at certain times.
The invention relates to a method for the initial ignition of coal dust, which does not give rise to the disadvantages
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aforementioned and which is completely independent of all auxiliary fuels the acquisition of which is difficult or expensive.
According to the invention, pure oxygen is mixed, at or near the mouth of the burner, with the mixture of pulverized coal and air which is blown into the hearth by the pulverized coal burners, while at the same time the quantity of air serving to entrain the pulverized coal, that is to say primary air or carrier air, is advantageously reduced to the quantity just sufficient to produce still the entrainment of the pulverized carbon. pulverized coal.
In this way, a highly concentrated mixture of pulverized coal is formed. and oxygen, which ignites quickly and reliably, and without the aid of an auxiliary fuel, as soon as it comes into contact with an igniting wick. This new process is based on the following considerations.
In normal pulverized coal burners, the initial ignition of pulverized coal is not possible, because the air required for combustion is not only too cold, but also contains too much balla, st (79% nitrogen ), the heating of which to a temperature suitable for ignition of the fuel requires too much heat consumption. To receive enough oxygen, the pulverized carbon particle which is ignited by the wick, came into contact with too much ballast, which removes the heat developed from it and thus ends up extinguishing it.
In the process according to the invention, the additional oxygen compensates for the harmful action of the ballast and, in its preferred embodiment, that is to say when the carrier air is limited to the quantity necessary to entrainment of the pulverized carbon, most of the ballast formed by the nitrogen is removed, so that the particle of pulverized carbon ignited by the wick finds an amply sufficient quantity of oxygen for its combustion, which therefore takes place quickly and completely.
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To carry out the implementation of this process, we mounted, dens the burners, nozzles through which the oxygen to be added to the mixture is introduced, in the finely divided state, into the inlet of the coal stream. sprayed and air. The initial heating of the steam boiler or the like is advantageously carried out by first operating with as little carrier air as possible and a lot of oxygen and then gradually decreasing the oxygen supply, while increasing the oxygen supply. air supply, then switch to normal walking.
Instead of introducing oxygen into the pulverized coal burners and mixing it with the pulverized coal carried by a small quantity of air, it is possible to provide special auxiliary burners which are activated in accordance with the process according to the invention and remain in operation. service until the conditions required for the ignition of the mixture of pulverized coal and air coming out of the main burners are fulfilled, as in the case of the initial heating by means of auxiliary gas or oil burners.
To prevent the oxygen-dividing nozzle from burning in the event that it is burnt to incandescent, this nozzle and, if necessary, also part of the oxygen pipeline, can be made of a non-combustible material, for example ceramic.
The burners used for carrying out the process according to the invention are advantageously provided, at their mouths, with a sheath of heat-accumulating material, for example refractory material. This burner pan is very quickly heated and made to glow by the burning mixture of pulverized coal and oxygen. Therefore, we can cut off the arrival of oxygen, since the ignition of the pulverized carbon is then done by radiant heat and contact with the mouth.
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In this case, it is not necessary to supply oxygen throughout the ignition period, because it suffices to supply oxygen until the mouthpiece made of refractory material is heated to incandescent. Since this mouthpiece has only a small mass to be heated, the initial heating takes place very quickly, which gives rise to an additional saving in oxygen.
The mouthpiece can form both a part of the burner and a part of the combustion chamber, that is to say of the wall of the hearth. However, its opening cannot be too large, so that, on the one hand, the refractory mass is heated rapidly by the outgoing stream of pulverized carbon and oxygen and that, on the other hand, the mixture of pulverized carbon and air coming out of the mouthpiece, after heating it, is easily turned on,
It is particularly advantageous to provide, for the initial ignition, auxiliary burners which have a wall of refractory material accumulating heat and which are operated in such a way that first the pulverized coal, with only the sufficient quantity of air. for the training thereof,
is introduced together with the oxygen, and that then further secondary air is introduced and finally, if desired, tertiary air near the burner mouth.
The refractory material wall can then form a chamber which narrows towards the mouth for de. again expand then. This keeps the advantage of easy and quick ignition with as little oxygen consumption as possible, but we also obtain the advantage that the flame coming out of the auxiliary burner penetrates far into the hearth and also ensures here the immediate ignition of the mixture of pulverized coal and air, of normal composition, coming out of the main burners.
The main burners can therefore already be put into operation shortly
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time after the start-up of the auxiliary burners, while the supply of oxygen to the auxiliary burners can also be cut off after a short time, since the refractory wall heats up quickly by accumulating heat, so that the temperature remains high enough to allow ignition, even without the addition of oxygen.
The accompanying drawing shows an embodiment of such an auxiliary burner.
The longitudinal axis of the auxiliary burner is, in the manner known per se, inclined so as to intersect the plane of the main burners with which it must cooperate. The wall a of the auxiliary burner is made of refractory material and has a
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thick tallow to allow an acceleration of heat.
Through the pipe b is introduced pulverized carbon and only a quantity of primary air which is sufficient for the entrainment of the pulverized coal, while the required small quantity of oxygen enters through the narrow pipe f. Secondary air is introduced, through pipes o, into the chamber formed by wall a. of refractory material, which chamber is first cylindrical and then narrows, while tertiary air is brought, through pipes d, around said chamber, which widens again somewhat near the 'mouth. When ignited, the easily flammable mixture of oxygen and pulverized carbon, to which only a little air is added, develops heat, which is mainly accumulated in the wall a.
Admission of secondary air at a sufficient distance from pipe 1 does not prevent ignition, but promotes combustion after ignition, so that / in this way the heat accumulation is also further increased. To the hot combustion gases, on leaving the auxiliary burner, tertiary air is finally added, forming coating air, which is supplied by the conical peripheral chamber 6, which makes the
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more complete combustion and further promotes the production of a long flame, penetrating deep into the hearth.
The operation takes place advantageously as follows.
By the addition of oxygen and the proper adjustment of the air intake, it is necessary to produce combustion of the pulverized coal as much as possible inside the auxiliary burner, so that the heat accumulating wall very quickly becomes incandescent.
When this result is obtained, the supply of oxygen is interrupted, since the pulverized carbon then ignites automatically in its mixture with the air. By the appropriate adjustment of the secondary air and tertiary air, the combustion operation is then carried out in such a way that, in the auxiliary burners, only sufficient heat is developed to achieve the incandescence state, but that the main flame is moved out of the auxiliary burner and reaches a sufficient length, so as to fulfill the actual function assigned to the auxiliary burner, which is to ignite the mixture of pulverized coal and air which leaves the main burners.
We therefore operate, in reality, in such a way that in addition to the supply of oxygen, the supply and the dosage of air as carrier air, secondary air and tertiary air, are carried out in such a way that only sufficient heat to produce and maintain the state of incandescence is developed inside the auxiliary burner, but the main flame operating the ignition is moved out of the auxiliary burner.
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