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'Voûte d'allumage pour foyers, spécialement pour foyers sous pression"
Afin de réaliser un chauffage rapide du lit de combustible dans les foyers et d'en assurer l'allumage, tout en permettant, en outre, un développement rapide de chaleur du combustible allumé, on protège le lit de combustible contre la radiation et le recouvre d'une soi-disant voûte d'allumage. Cette voûte d'allumage est tou- jours établie en briques réfractaires qui assurent non seulement l'isolement vers l'extérieur, mais forment également un accumulateur de chaleur, grâce à leur masse. Dans les foyers ordinaires, notamment les foyers à grille, la masse de la voûte d'allumage est relativement grande par rapport au débit de chaleur de la masse de charbon située en regard de la voûte d'allumage.
La capacité d'accumulation de chaleur de la voûte d'allumage permet de ce fait, et malgré la faible conductibilité des matériaux pierreux utilisés pour celle-ci, de maintenir la température, c'est-à-dire d'empêcher l'extinction de la flamme.. Il n'en est pas ainsi pour les chambres de, combustion à forte charge, telles qu'elles se présentent, par exemple, dans les foyers sous pression. Dans ceux-ci, la quantité du mélange froid de combustibles peut être tellement grande que, dans le cas d'une diminution momentanée du développement de chaleur, le refroidissement de la surface de la voûte d'allumage soit plus rapide que la transmission de la chaleur depuis l'intérieur de la voûte d'allumage pierreuse, qui a été chauffée.
Il s'en suit que
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la voûte d'allumage se refroidit encore davantage et que la flamme s'éteint complètement.
Pour ces raisons, il est proposé d'êtablir la voûte d'allumage en métal, principalement en fer, lequel possède, pour le même volume, à la fois une capacité d'accumulation de chaleur atteignant plus que le double et une conductibilité environ cinquante fois plus grande. Ces corps métalliques doivent toutefois être refroidis de telle manière qu'ils remplissent leur fonction comme accumulateur de chaleur sans perdre leur solidité.
L'objet de la présente invention consiste donc en une voûte d'allumage pour foyers, spécialement pour foyers sous pression, qui est constituée par des corps métalliques qui sont refroidis, du côté éloigné du foyer, par un agent de refroidissement tel que l'eau, la vapeur, l'air ou analogues. Suivant l'invention, la forme et le refroidissement de ces corps métalliques sont réalisés de telle manière qu'il puisse s'y établir une chute de température allant d'une température voisine de la température de fusion des corps, au côté tourné vers le feu, jusqu'à une température voisine de celle de l'agent de refroidi ssament, au côté éloigné du feu.
L'évolution de la température dans une telle pièce de voûte d'allumage est illustrée en Fig. 1. Les extrémités qui se trouvent à grande distance du refroidissement a, acquèreront une teL.pérature approchant de celle des flammes, tandis que les parties voisines du refroidissement restent, par contre, froides et assurent ainsi la solidité de la construction, Les courbes c. indiquent, par sstimation, des points de même température, fin service pratique, il a été constaté qu'il se produit rapidement un état stable,
puisque les extrémités intérieures sont rongées par combustion ou par fusion jusqu'à ce que l'équilibre s'établisse entre l'apport et l'évacuation de chaleur. Comme montré au dessin, les canaux pour l'agent de refroigissement sont pratiqués par coulée ou par tournage. La face tournée vers le feu peut être uns surface réglée formée par des droites, mais elle est avantageusement pourvue de plis ou uents, dans les creux desquelles peuvent se former des flammes partielles qui favorisent sensiblement la stabilisation de la flamme principale.
La Fig. 2 montra une voûte d'allumage conçue conformément a l'invention pour des foyers sous pression fortement chargés. Il peut s'agir d'une chambre de combustion pour chaudières Velox, turbines à gaz ou installations de chauffage de l'industrie chimique et métallurgique. Il est supposé que du poussier de cnarbon est
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employécomme combustible. Dans les foyers sous pression, on choisit la plupart du temps des vitesses très élevées de l'air de combus- ' tion, de sorte que le diamètre du support de brûleur devient relativement faible.
En conséquence, on ne donne également que de faibles dimensions à la voûte d'allumage-, qui affecte la forme d'un cylindre ou cône creux qui est concentrique au brûleur. Dans la Fig. 2, 1 désigne le support de brûleur, 3 les brûleurs à turbulence individuels et 3 la voûte d'allumage. Le refroidissement s'opère au moyen d'eau d'alimentation ou d'eau de circulation qui est refoulée à travers les rainures 4. Dans l'exemple de réalisation montré au dessin, la face tournée vers la flamme présente une forme dentelée qui facilite aussi bien le ruissellement des scories que la création de flanmes partielles. Les anneaux individuels sont sectionnés suivant des joints 5 pour permettre les dilatations différentes des parties portées à des températures différentes.
Il n'est pas nécessaire que tout l'air de combustion soit immédiatement mélangé au combustible. Dans le cas de l'utilisation de poussier de charbon, l'air primaire ayant déjà servi d'air de transport suffit la plupart du temps pour amorcer la combustion.
.Par contre, il est avantageux que l'air secondaire ne soit ajouté, en totalité ou en partie, qu'au-delà de la voûte d'allumage. Dans ce but, l'amenée 6 de l'air secondaire est divisée en deux parties et chacune de cellesci est pourvue d'un clapet 7, 8, à l'aide desquels on peut régler la quantité d'air devant être ajoutée avant ou seulement après la voûte d'allumage. L'amenée de la quantité d'air ajoutée après la voûte d'allumage passe par les ouvertures 9 et 10 dans l'espace annulaire 11 et de là vers la chambre de combustion, en passant par des tôles déflectrices 12.
La voûte d'allumage peut être établie en acier ordinaire, mais il est préférable d'utiliser une matière à haute résistance contre l'oxydation, telle que la fonte au molybdène.
Etant donné que le chauffage de la voûte d'allumage dépend de la charge de la chambre de combustion, le refroidissement peut être réglé en vue du maintien du feu. Les canaux de refroidissement peuvent par exemple être constitués par plusieurs rangées de tubes parcourues parllèlement. En mettant une ou plusieurs de ces rangées nors service, on peut diminuer l'évacuation de chaleur et augmenter donc la température du corps.
Dans les installations où l'on ne dispose pas d'eau de re- froidissement, on utilise de l'air pour cerefroidissement. Dans la cas de surchauffeurs chauffés séparément, la vapeur humide est utilisée comme agent de refroidissement.
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'Ignition vault for fireplaces, especially for pressurized fireplaces "
In order to achieve rapid heating of the fuel bed in the fireplaces and to ensure its ignition, while also allowing rapid development of heat from the ignited fuel, the fuel bed is protected against radiation and covered. of a so-called ignition vault. This ignition vault is always made of refractory bricks which not only provide insulation from the outside, but also form a heat accumulator, thanks to their mass. In ordinary fireplaces, in particular grate fireplaces, the mass of the ignition vault is relatively large compared to the heat flow rate of the mass of coal located opposite the ignition vault.
The heat storage capacity of the ignition vault therefore makes it possible, and despite the low conductivity of the stony materials used for it, to maintain the temperature, that is to say to prevent extinction of the flame. This is not the case for high load combustion chambers, such as they occur, for example, in pressurized fireplaces. In these, the amount of the cold mixture of fuels can be so great that, in the event of a momentary decrease in heat development, the cooling of the surface of the ignition vault is faster than the transmission of heat. heat from inside the stony ignition vault, which has been heated.
It follows that
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the ignition vault cools even more and the flame goes out completely.
For these reasons, it is proposed to establish the ignition vault of metal, mainly iron, which has, for the same volume, both a heat storage capacity reaching more than double and a conductivity of about fifty times larger. These metal bodies must, however, be cooled in such a way that they fulfill their function as a heat accumulator without losing their strength.
The object of the present invention therefore consists of an ignition vault for fireplaces, especially for pressurized fireplaces, which is made up of metal bodies which are cooled, on the side remote from the hearth, by a cooling agent such as water, steam, air or the like. According to the invention, the shape and the cooling of these metal bodies are made in such a way that a temperature drop can be established there ranging from a temperature close to the melting point of the bodies, on the side facing the fire, to a temperature close to that of the cooling agent, on the side away from the fire.
The evolution of the temperature in such an ignition vault room is illustrated in FIG. 1. The ends which are at a great distance from the cooling a, will acquire a temperature approaching that of the flames, while the neighboring parts of the cooling remain, on the other hand, cold and thus ensure the solidity of the construction. . indicate, by estimation, points of the same temperature, end of practical service, it has been observed that a stable state quickly occurs,
since the inner ends are eaten away by combustion or by melting until a balance is established between the supply and discharge of heat. As shown in the drawing, the channels for the cooling agent are formed by casting or by turning. The face turned towards the fire can be a ruled surface formed by straight lines, but it is advantageously provided with folds or uents, in the hollows of which partial flames can form which substantially favor the stabilization of the main flame.
Fig. 2 shows an ignition vault designed in accordance with the invention for highly loaded pressurized fireplaces. It can be a combustion chamber for Velox boilers, gas turbines or heating installations in the chemical and metallurgical industry. It is assumed that carbon dust is
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used as fuel. In pressurized fireplaces, in most cases very high combustion air speeds are chosen, so that the diameter of the burner support becomes relatively small.
Consequently, only small dimensions are also given to the ignition vault, which takes the shape of a cylinder or hollow cone which is concentric with the burner. In Fig. 2, 1 designates the burner support, 3 the individual swirl burners and 3 the ignition vault. The cooling is effected by means of feed water or circulation water which is delivered through the grooves 4. In the embodiment shown in the drawing, the face facing the flame has a serrated shape which facilitates both the runoff of slag and the creation of partial blanks. The individual rings are sectioned along joints 5 to allow the different expansions of the parts brought to different temperatures.
It is not necessary that all the combustion air be immediately mixed with the fuel. In the case of the use of coal dust, the primary air which has already served as transport air is usually sufficient to initiate combustion.
On the other hand, it is advantageous if the secondary air is not added, in whole or in part, beyond the ignition vault. For this purpose, the supply 6 of the secondary air is divided into two parts and each of these is provided with a valve 7, 8, with the help of which it is possible to regulate the quantity of air to be added before or only after the ignition vault. The supply of the quantity of air added after the ignition vault passes through openings 9 and 10 in the annular space 11 and from there to the combustion chamber, passing through deflector plates 12.
The ignition vault can be made of ordinary steel, but it is preferable to use a material with high resistance to oxidation, such as molybdenum cast iron.
Since the heating of the ignition vault depends on the load of the combustion chamber, the cooling can be adjusted to maintain the fire. The cooling channels can for example consist of several rows of tubes traversed parllalement. By putting one or more of these rows in service, it is possible to reduce the evacuation of heat and therefore increase the temperature of the body.
In installations where cooling water is not available, air is used for cooling. In the case of separately heated superheaters, wet steam is used as the coolant.