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Foyer-chaudière
Il existe divers types de foyers-chaudières dans lesques :Le combustible est amene de façon continue sur une jrille sur laquelle il est gazéifie. A cet effet, de l'air frais est injecté dans le combustible par des ouver- tures amnagées dans la grille.
Ces foyers-chaudières ne donnent toutefois pas entère satisfaction; en particu- lier, il est très difficile d'obtenir une gazéification complète et régulière du combustible, spécialement lorsque la puissance de chauffe de la chaudière doit être réglée en
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vue d'obtenir une température constante de l'eau, ou une pression constante de la vapeur.
Certains constructeurs ont amélioré le fonctionne- ment de ces foyers-chaudières en plaçant en face de la gril- le une paroi calorifugée, grâce au rayonnement de laquelle la température du foyer pouvait être maintenue à une plus grande valeur. Ces foyers-chaudières sont d'une part de construction malaisée et, d'autre part, ne permettent pas sans autre la fabrication de tous les types de chaudières demandés par les industries pour la production d' eau chaude et de vapeur.
La présente invention a pour objet un foyer-chau- dière, qui élimine les inconvénients cités par le fait qu'il comporte une chambre de combustion constituée par un corps creux d'axe horizontal, présentant deux parois d'extrémité dont l'une est traversée par un canal d'évacuation s'ouvrant dans la zone supérieure de la chambre de combustion, ce corps creux présentant, dans sa partie inférieure, une gouttière dont les génératrices des parois sont parallèles aux géné- ratrices des parois internes du dit corps creuse, cette gout- tière s'ouvrant dans la chambre de combustion et etant desti- née à permettre la formation d'un amas de combustible à l'in- terieur et dans la zone inférieure de la chambre de combus- tion,
des ouvertures d'admission d'air pratiquées dans les parois latérales de la gouttière et reliées par une conduite aune soufflerie permettant d'injecter, dans cet amas de combustible, l'air nécessaire à sa distillation et à la combustion des gaz de distillation, cet amas de combustible
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favorisant la création d'une zone à haute température si- tuée dans sa partie centrale, la profondeur de la gouttière et donc la hauteur de l'amas étant telles que la tempéra- ture de cette zone atteigne la température nécessaire à la distillation complète du combustible, et l'air étant injec- té en excès, de manière à permettre la combustion complète dans la chambre de combustion, avant leur évacuation, des gaz de distillation se dégageant dans celle-ci.
Ce foyer-chaudière peut comporter au moins une grille inclinée, au bas da laquelle s'ouvre la gouttière, des orifices d'admission d'air, reliés à la soufflerie, pouvant être pratiqués dans cette grille et des chambres d'eau aménagées dans les parois du corps creux.
Le foyer-chaudière peut comporter deux grilles inclinées constituées par les parties des parois latérales inclinées du corps creux situées en-dessous du plan médian horizontal de ce dernier, la gouttière étant aménagée entre les deux grilles et au bas de ces dernières. En outre, il peut comporter une trémie, destinée à recevoir une réserve de combustible, fixée sur le corps creux et au-dessus de ce dernier, cette trémie pouvant être reliée à l'espace inté- rieur du corps par des couloirs traversant les parois la- térales de ce dernier et debouchant sur les grilles appro- ximativement à la hauteur du plan médian horizontal du corps creux.
Des barreaux à circulation d'eau peuvent être dis- posés dans le fond de la gouttière et les couloirs reliant la trémie à l'espace intérieur du corps peuvent être munis de registres à positions réglables, tandis que la conduite
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reliant la soufflerie aux orifices d'admission d'air peut être munie d'unarifice à section réglable débouchant di- rectement sur l'extérieur.
Le corps creux peut être un corps cylindrique de sections transversales circulaire ou non, fermé vers le bas et le fond de la gouttière peut être entoure d'une chambre d'eau ou être constitué par une paroi amovible sous laquelle est aménagé un cendrier, le combustible étant retenu sur des barreaux à circulation d'eau disposés dans la partie inférieure de la gouttière.
Le foyer-chaudière peut comporter dans sa paroi supérieure un orifice normalement obturé par un couvercle, cet orifice étant destiné à permettre une transformation rapide du foyer-chaudière en un foyer tout combustible.
Le dessin annexé montre, à titre d'exemple et schématiquement, une forme d'exécution du foyer-chaudière faisant l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe transversal d'une pre- mière forme d'exécution, suivant la ligne 1-1 de la fig. 2.
La fig. 2 en est une coupe longitudinale suivant la ligne II-II de la fige 1.
La fige 3 est une vue de devant d'inné seconde for- me d'exécution, la moitié droite étant vue en coupe.
La fige 4- est une vue en coupe longitudinale sui- vart la ligne IV-IV de la fig. 3.
Le foyer-chaudière représenté aux fig. l et 2 est prévu pour la production de vapeur sous haute pression et pour une alimentation du foyer en poussière de charbon ou braisettes. Ces combustibles ne formant pas de cendres, aucun
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cendrier n'est nécessaire. Le foyer-chaudière comporte un corps creux cylindrique 1 de section circulaire et d'axe horizontal. Dans l'épaisseur des parois sont aménagées des chambres d'eau reliées à un circuit de chauffe par des con- duites 16 et 17. La paroi d'extrémité avant de ce corps ou face frontale du foyer-chaudière est constituée par une pa- roi creuse munie d'une porte de foyer 3 comportant un pare- feu 4. L'espace intérieur de cette paroi est en communica- tion avec les autres chambres d'eau du corps 1.
La paroi d'extrémité arrière du corps 1 est tra- versée par un canal d'évacuation 15 des gaz brûlés débou- chant directement dans l'espace de combustion 2 au-dessus du plan median horizontal. Cette paroi est également creuse à l'instar des autres parois du corps 1 et les chambresfor- mées dans son épaisseur sont en liaison avec le circuit d'eau.
Une trémie 18, destinée à recevoir une réserve de combustible, est fixée sur le corps l. Des couloirs 21, approximativement de largeur égale à la longueur de la paroi intérieure du foyer, traversent les parois du cylindre appro - ximativement à la hauteur de son plan diamétral horizontal et relient l'espace intérieur du corps 1 à l'espace intéri- eur de la trémie 18. Le débit en combustible est réglé au moyen de registres 29. La section de passage de ces registres est déterminée pour la plus grande dimension des grains de combustible calibré qu'il est possible d'utiliser.
Un sec- teur d'obturation 22, à positon réglable par rapport à ce registre 29, permet de choisir et de fixer la section du passage libre de ce registre selon le calibrage du combus-
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tible utilise. Les parois latérales intérieures situées en dessous du plan diamétral horizontal constituent une grille inclinée 10, dans laquelle sont pratiquées des ouvertures 10a reliées, par des conduites et 7, à une soufflerie (non représentée). Ces conduites sont placées dans les chan- bres d'eau latérales de manière que l'air les traversant soit réchauffé avant d'être injecté dans le combustible.
Dans la partie inferieure médiane du corps 1, de part et d'autre du plan médian vertical et au pied des gril- les un vide est laissé qui constitue une gouttière dont l'axe est disposé-suivant une génératrice de la paroi interne. Cet- te gouttière s'ouvre dans la chambre de combustion et est destinée à permettre la création d'un amas 20 de combustible.
Cette gouttière présente, dans la zone inférieur de ses pa- rois latérales, des ouvertures 10b reliées aux conduites 9.
Sur la paroi arrière est aménagée une chambre 6 de distribution d'air sous pression. Cette chambre 6 est alimen- tée en air sous pression par une soufflerie (non représentée), connectée en bout d'une conduite 5, et donne accs , deux conduites 7 par des ouvertures comportant chacune un clapet de réglage 8. Enfin un clapet de réglage 'la permet de régler le débit d'un orifice 7b débouchant directement vers l'exté- rieur.
Le fonctionnement du foyer-chaudière représenté et decrit est le suivant:
La trémie 18 étant chargée de combustible mis sous forme de grains, de preference calibrés, ce combustible s'e- coule par les couloirs 21 et glisse sur les parois internes
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inclinées du foyer. Ces parois constituent chacune une gril- le inclinée munie d'ouvertures pour l'admission de l'air né- cessare à la gazéification du combustible et à la combustion complète dans la chambre de combustion 2 des produits de la distillation. Dès que le combustible arrive à proximité de la plus haute rangée des ouvertures 10a, il commence à être gazéifié.
Dans cette zone de la grille, la couche de combus- tible étant faible, seuls les gaz de distillation volatils s'échappent et sont brûlés dans la chambre de combustion 2.
Au fur et à mesure que le combustible atteint des régions plus basses de la grille, l'épaisseur de la couche de com- bustible étant plus grande, la température de celui-ci aug- mente. Il s'ensuit qu'au fur et à mesure de la descente du combustible le long de la grille, des produits de distilla- tion à température plus élevée et donc moins volatils se dé- gagent et sont brûlés dans la chambre de combustion 2. En- fin, lorsque le combustible atteint le bas de la grille, il forme dans la gouttière créée entre les deux grilles un amas 20 de combustible, dans lequel la température atteint un ma- ximum, La gazéification de cet amas est activée par l'air injecte par les ouvertures 10b. La température régnant dans cet amas est évidemment fonction de l'épaisseur de la couche de combustible.
Pour obtenir la distillation et la gazéifi- cation complète du combustible, il suffit donc d'augmenter la température de cet amas 20 en augmentant son épaisseur.
Pour celâ, il suffit de laisser couler une plus grande quan- tité de combustible sur les grilles, en ouvrant les registres 29 jusqu'à ce que la température à l'intérieur de cet amas soit suffisante pour distiller les produits les moins volatils.
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L'oxygène de l'air, injecte par les ouvertures 10a et 10b, qui n'a pas été utilisé pour la gazéification du co:.- bustible, se mélange dans la chambre 2 aux gaz de distilla- tion et permet leur combustion complète dans cette chambre.
Les gaz brûlés s'échappent par la buse d'évacua- tion 15.
On voit donc que grâce à la gouttière, il est tou- jours possible, quelque soit le combustible utilisé, et la puissance de chauffe demandée, d'obtenir une distillation et une gazéification complète du combustible, ainsi que la combustion complète des gaz produits dans la chambre 2.
L'ouverture des clapets de reglage 8 et 7a déter- mine la quantité d'air injecté par les ouvertures 10a et 10b, la soufflerie fonctionnant toujours à son débit normal.
En définitive, pour modifier la puissance de chauf- fe de la chaudière, il suffit de modifier simultanément la position des clapets 8 et 7a et des registres 29.
Le foyer-chaudière représenté aux fig. 3 et 4 com- porte un corps creux l d'axe horizontal à parois creuses, dans l'épaisseur desquelles sont aménagées des chambras d'eau reliées 'CI- un circuit de chauffe par des conduites 16 et 17.
La partie supérieure de ce corps est en torse d'arc de cercle, tandis que sa partie inférieure comporte deux éléments late- raux inclinés qui reposent sur un socle 19. La paroi d'ex- trémité avant de ce corps ou face frontale du foyer-chau- dière est constituée par une paroi creuse munie d'une porte de foyer 3 comportant un pare-feu 4. L'espace intérieur de cette paroi est en communication avec les autres chambres d'eau du corps 1.
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L'espace intérieur du corps creux 1 constitue la chambre de combustion 2. Les parois intérieures des éléments la- téraux inclinés constituent la grille 10 dans laquelle sont pratiquées des ouvertures 10a reliées par des conduites 9 et 7 à la soufflerie (non représentée). Ces conduites sont placées dans les chambres d'eau des éléments latéraux in- clinés de manière que l'air les traversant soit réchauffé avant d'être injecté dans le combustible.
Dans la partie inférieure médiane du corps 1 de part et d'autre du plan median vertical et au pied des gril- les, un vide est laissé qui constitue une gouttière dont les génératrices des parois sont parallèles aux génératrices des parois internes du corps creux 1. Cette gouttière s'ouvre dans la chambre de combustion et est destinée à permettre la creation d'un amas 20 de corabustible. Cette gouttière présente, dans ses parois latérales, des ouvertures 10b re- liées aux conduites 9. Le fond de cette gouttière est fermé par une plaque d'obturation 14, engagée dans des glissières 14a., et qui traverse la paroi frontale du socle 19.
Cette plaque d'obturation peut être retirée de manière à permettre la chute des cendres dans un cendrier 12, au travers des bar- reaux creux 11 destinés à retenir le combustible et disposés dans la partie inférieure de la gouttière. Le vide intérieur de ces barreaux 11 est en communication avec les chambres d'eau du corps 1.
Une porte 13, prévue dans la paroi frontale du socle, donne accès au cendrier et permet d'en retirer les cendres.
La paroi d'extrémité arrière du corps 1 est tra-
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versée par le canal d'évacuation 15 des gaz brùles debouchant directement dans l'espace de combustion 2 au-dessus du plan médian horizontal. Cette paroi est également creuse 8. l' ins- tar des autres parois du corps 1 et les chambres forcées dans son épaisseur sont en liaison avec le circuit d'eau.
Sur cette paroi arrire est encore aménagée la chambre 6 de distribution d' air sous pression. Cette chambre 6 est alimentée en air sous pression par la soufflerie (non représentée), connectee en bout de la conduite 5, et donne accès aux deux conduites 7 par des ouvertures munies chacune d'un clapet de réglage o. 'Enfin un clapet de reglage 'la per- met de régler le débit d'un orifice 7b débouchant directement vers l'extérieur.
Des couloirs 21 traversent les parois du corps creux et débouchent dans l'espace 2 à la hauteur de l'amorce de la partie supérieure en arc de cercle du corps l. c'est- ±.-dire approximativement à la hauteur du plan médian horizon- tal. Ces couloirs 21 relient l'espace 2¯ à une trente (non re- présentée) fixée sur le corps l. Chaque couloir 21 est pourvu d'un registre 29 de réglage da debit de combustible.
Le fonctionnement de ce foyer-chaudière esten tous points semblable à celui décrit ci-dessus en référence aux fig. 1 et 2.
Si le combustible utilisé est constitua par du charbon (poussière de charbon, braisettes). on ferme la pla- 7,-,Le d'oburation 14. CEs stibles ne formant aucune Ce!7-que d'obturation 14. Ces combustibles me formant aucune can- dre, aucune évacuation des cendres n'est nécessaire. :Se com- bustible repose alors sur les barreaux à circulation d'eau
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11, quelques éléments fins tombant sur la plaque d'obtura- tion 14.
Si le utilisé est constitue par un combustible formant des cendres, on ouvre la plaque d'obtu- ration 14. Le combustible repose sur les barreaux à circula- tion d'eau, et les cendres tombent dans le cendrier 12.
Le foyer-chaudière représenté au dessin fig. 3 et 4 comporte encore, dans sa par tie supérieure, un couvercle 25 obturant un orifice 26. Lorsque le foyer-chaudière est alimente en combustibles sous forme de grains fins (braiset- tes), ce couvercle est ferme(comme représente au dessin), l'alimentation en combustible s'effectuant par les couloirs 21. Par contre, lorsque le combustible destiné à l'alimenta- tion du foyer est constitue par du. combustible en morceaux relativement gros, celui-ci ne peut s'écouler par les cou- loirs 21. Dans ce cas on retire le couvercle 25 et on place sur le foyer-chaudière une trémie s'adaptant sur l'orifice 26, on obture les couloirs 21 et on retire la plaque d'obtu- ration 14.
Grâce à cette ouverture 26 et à la plaque d'obtu- ration amovible 14, il est possible d'alimenter le foyer en produit ligneux ( bois, tourbe) et autres combustibles. Toute- fois, lorsque le foyer est alimenté par l'ouverture 26, son rendement est moins élevé car la combustion des gaz de dis- tillation ne peut plus avoir lieu entièrement dans la cham- bre de combustion 2, de sorte que des gaz enflammés traver- sent la buse 15. Liais cette ouverture 26 permet néanmoins de transformer rapidement un foyer-chaudière à gazéification complète d'un combustible en grains fins en un foyer tout combustible.
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Si les morceaux de COQ3ti :e sont tr8 ¯ros , J4 peut encore prévoir une alimentation supplémentaire en air par le cendrier et obtenir ainsi une combustion activée.
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Le grand avantage àr= foyer-chaudière l"'el1r 32j,":.:iJ est de constituer -une chaudière haute pression, cla::;'.f:,,-e au moyen d'un òyei' à 0aziiction de COJu8iole.
Il est évident que d'autres forces dl e::.::.c'..1 Gi'J:1. peuvent être prévues selon les conditions de fonctionne...-t, et puissances de chauffe, deL.andGes. û:l particulier, la gouttière peut présenter une section rectangulaire comme représentée ou toute autre forme desires,
Pour de petites puissances de chauffe, on peut me prévoir qu'une grille inclinée disposée sur l'un des côtes latéraux de la gouttière.
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0:;'1 pourrait 8.assi, d3.l1S ulie de la =o::.s d'ex&cution représentée aux :L1. Z et 2, placer dans 1'3 5.i,i± de la jouttiere, des CQl"'e<::"-;"G: creu:; là circulation d'eau. 3 derniers peuvent être lelis soit au:: Cl.Jl'"l2=d d'eau, : a à uii circuit de chauffe indépendant.
Il est évident que le faye::")-c:l2.1.dil"'e dc-crit ?3U aussi être utilise pour la production d'eau chaude, par exemple, les chambres d'eau pouvant dans ce cas être relises au circuit de chauffe.
La section du corps 1 peut être autre que circu- laire.