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Echauffeur de gaz comportant un foyer à poussier de charbon et une évacuation de cendres liquides.
L'invention a pour objet un échauffeur de gaz compor- tant un foyer à poussier de charbon et une évacuation de cendres liquides.
Dans ces échauffeurs de gaz, servant par exemple à échauffer de l'air, on rencontre certaines difficultés, d'une part, pour choisir la température de la chambre de fusion .assez élevée pour que les cendres puissent être évacuées avec certitude à l'état liquide, et, d'autre part, pour évacuer avec certitude la chaleur transmise par rayonnement aux tubes sans qu'il en résulte des températures trop élevées pour les parois tubulaires.
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Afin que ces conditions puissent être remplies, un échauffeur de gaz suivant l'invention comporte une chambre de combustion subdivisée en un compartiment de fusion, un compartiment de mélange et un compartiment de rayonnement et, d'autre part, on prévoit des moyens qui permettent de mélanger aux gaz de combustion des fumées relativement froides, ramenées dans le compartiment de mélange. Dans un échauffeur de gaz de ce genre il est possible, malgré les températures élevées exigées par l'évacuation des cendres à l'état liquide, de contrôler avec certitude la quantité de chaleur transmise par rayonnement car, d'une part, le rayonnement des flammes doit traverser une couche de fumées plus froides et, d'autre part, le rayonnement de la flamme proprement dite vient frapper les tubes obliquement.
Afin qu'il soit également possible d'agir sur la température dans le compartiment de fusion, il est recommandé de prévoir d'autres moyens qui permettent, dans ce compartiment, de mélanger aux gaz de combustion des fumées froides, également ramenées, de sorte qu'il est possible d'établir dans cette chambre la température juste nécessaire pour la fusion des cendres.
Le dessin montre schématiquement un exemple d'exécution de l'objet de l'invention.
Sur la figure, A désigne un échauffeur d'air et B sa chambre de combustion. Celle-ci est subdivisée en un compartiment de fusion 1, un compartiment de mélange 2 et un compartiment de rayonnement 3. La paroi 4 du compartiment de fusion 1 est faite d'un matériau de revêtement hautement réfractaire, et dans la partie inférieure de ce compartiment 1 sont disposés des brûleurs 5 à poussier de charbon, recevant de l'air primaire par une tuyauterie 6 et de l'air secondaire par une tuyauterie 7.
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Les deux tuyauteries 6, 7 sont raccordées à une conduite 8. 9 désigne un orifice d'écoulement, ménagé dans le fond du compar- timent de fusion 1 pour l'évacuation des cendres liquides. A l'arrière de la paroi 4 sont prévus des tubes verticaux 10 dans lesquels circule l'air à réchauffer et dont l'extrémité infé- rieure est raccordée à un distributeur annulaire 11, par exemple, supérieure tandis que l'extrémité débouche dans un collecteur convenable 12. Dans ces tubes 10, les pertes de chaleur vers l'extérieur sont évitées par un calorifugeage 13. 14 désigne une conduite permettant de prendre dans une cheminée 15 des fumées froides et de les ramener dans le compartiment de fusion 1; un obtura- teur réglable 16 permet de régler la quantité de ces fumées froides.
La paroi 4 en matériau de revêtement hautement réfrac- taire entoure également le compartiment de mélange 2 ; partie supérieure de ce compartiment est limitée par des surfaces 17 de cette paroi 4, dirigées obliquement vers le haut. A la con- duite 14 est raccordée une conduite de,dérivation 18 permettant également d'amener dans le compartiment de mélange 2 des fumées froides, dont la quantité peut être réglée à l'aide d'un obtu- rateur réglable 19.
Tandis que la partie inférieure des tubes 10 sert au refroidissement de la chambre de combustion B, leur partie su- périeure est directement exposée à la chaleur de rayonnement du compartiment de rayonnement 3. Ce dernier est suivi d'une sur- face de chauffe 20, logée à l'intérieur d'un carneau 21 et servant également à échauffer de ltair. L'air à échauffer qui arrive par une tuyauterie 22, circule dans les tubes 10 et dans la surface de chauffe 20 en deux courants parallèles. La circu- lation dans les tubes 10 a lieu dans le même sens que celui
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des gaz de combustion et, dans la surface de chauffe 20, dans le sens opposé.
Entre le compartiment de rayonnement 3 et la surface de chauffe 20 est prévu un orifice 23, permettant de mélanger aux gaz de combustion d'autres fumées froides et ramenées, cet orifice 23 étant à cet effet relié à la conduite 14 par une conduite 24 dans laquelle est inséré un obturateur réglable 25.
Pour compléter, il y a lieu d'indiquer que 26 désigne un échangeur de chaleur, disposé dans le dernier carneau 27, et dans lequel est échauffé l'air frais nécessaire aux brûleurs 5 et arrivant par une tuyauterie 28 ; à cet échangeur de chaleur 26 est raccordée la tuyauterie 8.
La chaleur de rayonnement (voir les traits mixtes sur la figure) provenant de la flamme la produite à l'intérieur du compartiment de fusion 1, est transmise à la partie mise à nu des tubes 10 ; ceux-ci reçoivent aussi bien la. chaleur de rayonnement de la flamme éclairante que la chaleur de rayonnement des gaz que contient le compartiment de rayonnement. Par le fait que, dans le compartiment de mélange 2, le rayonnement de la flamme voit traverser une couche de fumées froides, et que la partie des tubes 10 exposée au rayonnement est frappée obliquement, la chaleur transmise par rayonnement peut être contrôlée nëme en cas de températures très élevées dans le compartiment de fusion.
Il est vrai que l'on ne peut agir que sur la quantité de chaleur transmise par le rayonnement des gaz, mais non pas sur la quantité de chaleur provenant du rayonnement de la flamme, la température nécessaire de la flamme étant conditionnée par les propriétés des cendres, ce qui est cependant parfaitement suffisant, à condition que les dimensions des surfaces de chauf- fe soient convenablement choisies.
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Grâce au fait que l'on mélange aux gaz de combustion des fumées froides ramenées, soit dans le compartiment de mélange 2, soit par l'orifice 23, on peut obtenir que les fumées, lorsqu'elles arrivent en contact avec la surface de chauffe 20 placée à la suite du compartiment de rayonnement 3, aient une température assez basse pour qu'en aucun cas du mâchefer ne puisse se produire sur cette surface de chauffe 20. De cette façon il est également possible de maintenir dans le compartiment de rayonnement 3 une température bien plus élevée que celle encore admissible sur la surface de chauffe 20, eu égard au risque de formation du mâchefer.
En réglant la quantité des fumées ramenées dans le compartiment de fusion 1, on peut maintenir la température de ce compartiment à une hauteur constante, même pour des charges partielles, ce qui permet d'éviter les difficultés qui se présentent autrement en cas de marche à charge partielle, en connexion avec l'évacuation des cendres liquides.
Grâce au fait que la quantité de chaleur, traversant la paroi 4 faite de matériaux hautement réfractaires, est absorbée par le gaz à échauffer, circulant dans les tubes 10, il est possible de choisir un calorifugeage 13 relativement mince.
Par suite du fait que, seule, la partie supérieure des tubes 10 est à nu et que, par contre, le compartiment de fusion 1 n'est pas garni intérieurement de tubes de refroidissement, la température moyenne de la flamme n'est pas trop fortement réduite dans ce compartiment par la présence de tubes de refroidissement.
Ceci est important en ce sens que la combustion est d'autant plus rapide que la température est plus élevée. En présence de températures élevées à l'intérieur de la chambre de combustion, on peut donc prévoir des charges élevées, c'est-à-dire que,
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pour une puissance calorifique donnée, les chambres de combustion deviennent d'autant plus petites que la température à l'intérieur de ces chambres est plus élevée.
Au lieu d'être opérée sur la cheminée 15, la prise des fumées peut avoir lieu en un autre endroit, par exemple entre la surface de chauffe par contact 20 et le réchauffeur 26 de l'air de combustion.
REVENDICATIONS :
1. Echauffeur de gaz comportant un foyer à poussier de charbon et une évacuation de cendres liquides, est caractérisé en ce que la chambre de combustion est subdivisée en un compartiment de fusion, un compartiment de mélange et un compartiment de rayonnement et que l'on prévoit des moyens permettant de mélanger aux gaz de combustion, dans le compartiment de mélange, des fumées relativement froides, ramenées dans ce compartiment.
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Gas heater comprising a charcoal dust hearth and liquid ash outlet.
The object of the invention is a gas heater comprising a coal dust hearth and a liquid ash discharge.
In these gas heaters, used for example to heat air, certain difficulties are encountered, on the one hand, in choosing the temperature of the melting chamber high enough so that the ash can be discharged with certainty to the air. liquid state, and, on the other hand, to remove with certainty the heat transmitted by radiation to the tubes without resulting in excessively high temperatures for the tubular walls.
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In order for these conditions to be fulfilled, a gas heater according to the invention comprises a combustion chamber subdivided into a melting compartment, a mixing compartment and a radiation compartment and, on the other hand, means are provided which allow to mix relatively cold flue gases with the combustion gases, returned to the mixing compartment. In a gas heater of this type it is possible, despite the high temperatures required by the discharge of the ashes in the liquid state, to control with certainty the quantity of heat transmitted by radiation because, on the one hand, the radiation of flames must pass through a layer of cooler smoke and, on the other hand, the radiation of the flame itself strikes the tubes obliquely.
So that it is also possible to act on the temperature in the melting compartment, it is recommended to provide other means which make it possible, in this compartment, to mix with the combustion gases cold fumes, also brought back, so that it is possible to establish in this chamber the temperature just necessary for the melting of ashes.
The drawing shows schematically an exemplary embodiment of the object of the invention.
In the figure, A designates an air heater and B its combustion chamber. This is subdivided into a melting compartment 1, a mixing compartment 2 and a radiation compartment 3. The wall 4 of the melting compartment 1 is made of a highly refractory lining material, and in the lower part of this compartment 1 are arranged carbon dust burners 5, receiving primary air through a pipe 6 and secondary air through a pipe 7.
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The two pipes 6, 7 are connected to a pipe 8. 9 designates a flow orifice, formed in the bottom of the melting compartment 1 for the discharge of liquid ash. At the rear of the wall 4 are provided vertical tubes 10 in which circulates the air to be heated and the lower end of which is connected to an annular distributor 11, for example, upper while the end opens into a suitable collector 12. In these tubes 10, heat loss to the outside is avoided by thermal insulation 13. 14 designates a pipe making it possible to take cold fumes from a chimney 15 and to bring them back into the melting compartment 1; an adjustable shutter 16 makes it possible to adjust the quantity of these cold fumes.
The wall 4 of highly refractory lining material also surrounds the mixing compartment 2; upper part of this compartment is limited by surfaces 17 of this wall 4, directed obliquely upwards. A bypass line 18 is connected to the pipe 14, also making it possible to bring cold smoke into the mixing compartment 2, the quantity of which can be regulated by means of an adjustable shutter 19.
While the lower part of the tubes 10 serves for cooling the combustion chamber B, their upper part is directly exposed to the radiant heat of the radiant compartment 3. The latter is followed by a heating surface 20. , housed inside a flue 21 and also serving to heat the air. The air to be heated, which arrives through a pipe 22, circulates in the tubes 10 and in the heating surface 20 in two parallel streams. Circulation in the tubes 10 takes place in the same direction as that
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combustion gases and, in the heating surface 20, in the opposite direction.
Between the radiation compartment 3 and the heating surface 20 is provided an orifice 23, making it possible to mix with the combustion gases other cold and returned fumes, this orifice 23 being for this purpose connected to the pipe 14 by a pipe 24 in which is inserted an adjustable shutter 25.
To complete, it should be indicated that 26 designates a heat exchanger, arranged in the last flue 27, and in which is heated the fresh air necessary for the burners 5 and arriving by a pipe 28; piping 8 is connected to this heat exchanger 26.
The radiant heat (see the dashed lines in the figure) coming from the flame 1a produced inside the melting compartment 1, is transmitted to the exposed part of the tubes 10; these also receive the. radiant heat of the illuminating flame than the radiant heat of the gases contained in the radiating compartment. By the fact that, in the mixing compartment 2, the radiation of the flame sees a layer of cold smoke pass through, and that the part of the tubes 10 exposed to the radiation is struck obliquely, the heat transmitted by radiation can be controlled even in case very high temperatures in the melting compartment.
It is true that we can only act on the quantity of heat transmitted by the radiation of the gases, but not on the quantity of heat coming from the radiation of the flame, the necessary temperature of the flame being conditioned by the properties of the gases. ash, which is however perfectly sufficient, provided that the dimensions of the heating surfaces are suitably chosen.
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Thanks to the fact that the cold flue gases brought back either into the mixing compartment 2 or through the orifice 23 are mixed with the combustion gases, it is possible to obtain that the flue gases, when they come into contact with the heating surface 20 placed after the radiation compartment 3, have a temperature low enough so that in no case clinker can occur on this heating surface 20. In this way it is also possible to keep in the radiation compartment 3 a much higher temperature than that still permissible on the heating surface 20, having regard to the risk of clinker formation.
By adjusting the quantity of the fumes returned to the melting compartment 1, the temperature of this compartment can be maintained at a constant height, even for partial loads, which makes it possible to avoid the difficulties which otherwise arise in the event of operation at partial load, in connection with the discharge of liquid ash.
Due to the fact that the quantity of heat, passing through the wall 4 made of highly refractory materials, is absorbed by the gas to be heated, circulating in the tubes 10, it is possible to choose a relatively thin insulation 13.
As a result of the fact that only the upper part of the tubes 10 is exposed and that, on the other hand, the melting compartment 1 is not lined internally with cooling tubes, the average temperature of the flame is not too high. greatly reduced in this compartment by the presence of cooling tubes.
This is important in that the combustion is all the faster the higher the temperature. In the presence of high temperatures inside the combustion chamber, it is therefore possible to provide high loads, that is to say that,
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for a given calorific power, the combustion chambers become all the smaller as the temperature inside these chambers is higher.
Instead of being operated on the chimney 15, the fumes can take place at another location, for example between the contact heating surface 20 and the heater 26 of the combustion air.
CLAIMS:
1. Gas heater comprising a coal dust hearth and a liquid ash discharge, is characterized in that the combustion chamber is subdivided into a melting compartment, a mixing compartment and a radiation compartment and that one provides means for mixing with the combustion gases, in the mixing compartment, relatively cold fumes, returned to this compartment.