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Foyer à charbon, pour turbines à gaz.
Si l'or) veut utiliser du charbon comme combustible pour des turbines à gaz, il faut prévoir des moyens particu- liers pour que le gaz de la combustion ne contienne, autant que possible, pas de suie et de cendres volantes. Il existe en principe, deux moyens différents pour arriver à ce résul- tat. On peut purifier les gaz de la combustion, avant l'en- trée dans la turbine à gaz ou l'échangeur dechaleur, dans des séparateurs de poussières; cela entraîne cependant une grande perte de pression, ce qui n'est pas à souhaiter, sur- tout dans les installations de turbines gaz. D'autre part, on peut faire le foyer de façon qu'il se dégage aussi peu de poussière que possible.
Enfin, pour brûler complètement le charbon et les gaz de la combustion, il faut, le plupart du
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temps, de très grands foyers avec une faible charge en cha- leur.
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On sait c'uo le processus de la combustion n'est "'l''Le termine sur la grille, mais, à proprement parler, n'est qu'amorcé sur'celle-ci. Le combustible n'est, sur la grille, que dégazé et gazéifie et ce n'est que dans la chambre de combustion qui suitnue s'effectue la combustion complète.
Il faut donc amener de l'oxygène aux gaz combustibles mon- tant du lit de combustible. Si cependant l'oxygène est amené par une quantité d'air en supplément de celui qui est néces- saire pour la gazéification, lorsqu'il passe à travers la grille et le lit de combustible, le gaz combustible et l'air montent sous forme d'un mélange grossier. Comme les deux constituants ont la même vitesse et le même sens d'écoule- ment, le mélange intime qui est nécessaire pour la combus- tion ne s'effectue que très lentement. Par suite, il faut prévoir des foyers très hauts si la combustion doit être complète.
Il faut donc faire passer plus d'air à travers la couche de combustible que cela n'est nécessaire en cet en- droit pour le développement de la combustion. Le plus grande
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vitesse imposée de ce fait a l'air entraîne un plus grand tourbillonnement des particules de coke et de cendres. Enfin, le fait que les cendres et les scories doivent tomber par les fentes de la grille par lesquelles monte l'air provoque le refroidissement de la scorie éventuellement liquide et
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la f'''it se solidifier, ne (lui peut conduire facilement à un bo',',che,[,';8 de ces fentes.
Il '(lrt:';3C:;,ÜC 1.1VC't7¯Ocl consiste en ce que les arri- vées (1 "'il' TiOi1.T la gazéification, et la combustion dei# ga nont séparées, c'e ¯)ê::e duc l'arrivée d'air et l'évacuation des cendres, l'alimentation en combustible solide se faisant par en haut', au ,ncre¯ d'une chambre cxn¯u1:,5¯.re extérieure, de 'C1;11e rJor'te que le combustible, eu .. l 1 ..>, ìi; la grille, serve de calorifugcage vis a vis de l'extérieur.
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La séparation des arrivées d'air fait que la quantité d'air passant à travers la couche de combustible est plus petite qu'avec une arrivée d'air -normale. Il en résulte que la stabilité de la couche de combustible est plus grande pour une même capa.cité de combustion. L'air servant à la combustion du gaz peut être utilisé en même temps pour le mélangeage des gaz et obtenir ainsi une bonne combustion dans un espace aussi petit que possible.Etant donné que le charbon arrive à la grille -car une chambre entourant le foyer, il constitue son calorifugeage vis à vis de l'extérieur.
Une grende p-'rtie de la. quantité de chaleur qui passe est prise par le charbon et, par suite, celui-ci arrive sur la grille à l'état réchauffé. Sur la grille, on maintient une couche de charbon élevée afin qu'elle serve en même temps de filtre pour les particules de poussière mises en tourbillonnement dans le charbon lors du soufflage de l'air, jour empêcher que les ouvertures d'en- trée d'air soient bouchées par la scorie, l'évacuation de celle-ci est séparée de l'arrivée d'air.
Toute l'opération peut aussi se faire sous nres- sion en introduisant le charbon et évacuant le scorie au moyen de s
On a représenté schématiquement un exemple de mise en oeuvre de l'invention sur le dessin annexé.
L'air arrive par un tuyau 1. En 2, se sépare la partie de l'air nécessaire comme air de gazéification. Cet air arrive d'abord dans l'intérieur de la double paroi 3 d'une trémie 5, d'où il passe à la grille 4, en refroidis- sant cette trémie. L'air pénètre dans la couche de combus- tible par des fentes 6 de la grille 4 et il y provoque un dégazage et une gazéification du charbon.
Il se forme une zone centrale, donnant la chaleur et dans laquelle se fait la combustion produisant les scories. Dans cette opération, une grande partie du charbon est d'abord transformée en @ CO2. Dans la couche de charbon située au-dessus, le CO2
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réagit avec le carbone etse transforme en 00.
Il doit y avoir pour cela une couche de charbon suffisamment épaisse qui alors en même temps comme filtre arrêtant les cendres et le coke volants. Etant donné qu'il n'y a que la partie de l'air servant à la gazéification qui doit passer à travers le charbon, la vitesse d'écoulement est également plus petite que lorsque -tout l'air doit passer dans le charbon, De ce fait, la, quantité de charbon et de scories mise en tourbillonnement est également plus faible. Par suite, les gaz arrivent presque sans poussière dans la chambre de combustion 7.
La partie principale de l'air arrivant par le puyau 1 pénètre dans l'intérieur d'une double paroi 8 en-- tourant la chambre 7. En cet endroit, l'air se divise encore une fois. Une petite partie va, dans la pn.roi 8, aux tuyères 9 et, de ce fait, refroidit les parois du foyer. Par les tuyères 9, disposées en cercle autour de la chambre 7, cette partie de l'air pendre dans la dite chambre, en jets fins,
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à sr:-,xJ.c1G vitesse. Ils viennent rencontrer les ;n.z ,le 1' combustion qui montent et les mettent en tourbillonnement.
Les (le 1.';'. combustion se .tl'lc^u'1e11t avec cet 3ir frais nui lni fournit 1 t O;,y;È:lle nécesc,:<,ire îOl1r donner une com- bustion complète. De cette façon, on obtient rapidement un
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bon. mélange de sorte que la combustion se fait dans un faible espace et, pour cette raison, la chambre due co:ibnx-- tion ,11(mt otrc petite. Le rente rie e 1 ' T 1 .r arrive <; 1; un dispo- ;:;itii' l-0 et il s'y -i<?:i=:.i.iàe= aux gaz du 1.' combustion es réduisant leur température. De 1;.. chambre de 8 El(Jln'(J.Cc 11, le [(n 111::;8 va, npr lE1- tuyau 1. & , ii 1 ' ,?. n .<-> <T ;, e 1 1 d'utilisation.
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par suite, réchauffe, il est dégazé dans la partie inférieu- re et arrive alors sur la. grille 4: où il. est gazéifié.
Les scories s'en vont par le trou d'évacuation 15. La séparation de l'évacuation des scories et de l'arri- vée d'air fait que 'l'on peut retirer les scories par une plus grande ouverture. Ceci empêche qu'elles soient refroi- dies par l'air en sortant, qu'elles s'agglomèrent dans. les l'entes d'entrée d'air et les bouchent. Les scories arri- vent alors.dans le cendrier 16 d'où on peut les enlever par l'ouverture17. Une ouverture18 sert à l'allumage du combustible.
La disposition en question permet donc d'avoir une combustion avec aussi peu de poussière que-possible dans un petit espace. Le foyer est donc fortement chargé.
Cependant, on peut '.maintenir basses les températures grâce à ce que le combustible n'est que gazéifié sur la grille et que la quantité de chaleur produite en cet endroit par kg de charbon n'est que la Moitié decelle produite avec une combustion complète. En conséquence, la température est plus basse et il y a moins à er@indre que les scories fondent.
Du fait qu'il se produitdans la chambre 7 une combustion du gaz qui peut se faire avec un grand excès d'air, la température peut également y être maintenue basse de sorte que la quantité de chaleur transmise au lit de charbon par rayonnement n'est pas trop grande. En outre, ce lit de charbon est refroidi par l'air secondaire insuf- flé directement au-dessus.
Jette disposition permet également d'effectuer la combustion sous pression. Il suffit alors d'introduire le charbon et de retirer =Les scories au moyen de sas. De ce fait, le foyer peut faire partie du. côté à haute pres- sion du circuit de turbines à gaz.