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APPAREIL DE 'COMBT:JSTI0N 'POU,R-COMBUSTlB:EE 'LIQUIDE.
L'invention concerne un appareil de combustion pour combustible liquide ayant pour but d'assurer une combustion efficace à haut rendement de combustibles même lourds, tels que du goudron, au moyen d'une combinai- son et d'un aménagement particuliers des éléments constituant l'appareil de combustion. Pour de telles combustions; il est nécessaire de pulvériser le combustible et de le mettre en contact intime avec de l'air dans des conditions telles, de température entre autres, que l'inflammation et la combustion aient lieu aussi rapidement que possible.
Dans la combustion des combustibles lourds, on a constaté que les brûleurs connus étaient défaillants, sur un ou plusieurs des points'ci- dessus, et de ce fait, produisaient des mécomptes, tels qu'un mauvais rende- ment résultant de la nécessité d'un excès d'air pour obtenir une combustion complète, des dépôts de coke ou de cendres, des formes.de flamme défavora- bles ou instables, etc.
Tenant compte des buts recherchés, l'invention prévoit une com- binaison particulière d'un pulvérisateur de combustible, par exemple un pulvérisateur fonctionnant par pression, avec une chambre d'air et une chanbre de combustion. La chambre d'air et la chambre de combustion en matière réfractaire, ont toutes deux la forme d'un corps de révolution d'axe commun,et communiquent entre elles par un orifice axial rétréci par rapport aux deux chambres; le pulvérisateur est disposé axialement à l'intérieur de la chambre d'air, et pulvérise le combustible au travers de l'orifice ci- dessus dans la chambre de combustion sous la forme d'un jet en cône creux; enfin,la chambre d'air est pourvue sur sa périphérie d'ouies tangentielles pour l'alimentation en air.
La manière suivante laquelle ces "'divers éléments coopèrent entre eux pour atteindre le but de l'invention va être expliquée ci-après en se référant au dessin jointe qui représente schématiquement un appareil selon l'invention, la figure 1 étant une coupe longitudinale et la figure 2 une
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section transversale suivant la ligne II-II de la figure 1..
Dans la figure 1, on voit le porte-pulvérisateur 1, à l'extrémi- té7 duquel arrive le combustible qui ressort pulvérisé en un jet ayant la forme d'un cône creux par le gicleur à chambre tourbillonnante ou sous pres- sion situé à l'autre extrémité. Bien qu'il y ait lieu de préférer un pulvé- risateur fonctionnant uniquement par pression sur le combustible, en raison de la simplicité de ce moyen d'obtenir une fine pulvérisation, il est pos- sible également d'utiliser un fluide pulvérisant auxiliaire, tel que de l'air ou de la vapeur d'eau, à la condition que le jet résultant ait la forme d'un cône creux. Le porte-pulvérisateur est disposé dans la chambre d'air 3 de forme sensiblement cylindrique.
La chambre de combustion 2 de forme sensi- blement cylindrique elle aussi, en matière réfractaire, est reliée à la chambre d'air ci-dessus par un orifice 5 dont le diamètre est inférieur à ceux. des chambres. La chambre de combustion comporte un rebord saillant annulaire 4 sur lequel la chambre d'air est adaptée.
La position du pulvérisateur dans la chambre d'air est ajustée de telle sorte que le cône de combustible sortant du pulvérisateur pénètre dans la chambre de combustion à proximité du bord de l'orifice 5. La chambre d'air 3 est pourvue sur sa périphérie d'un certain nombre d'ouies ou d'em- bouchures tangentielles 9 pour l'air, disposées à intervalle circonférentiel régulier, au travers desquels l'air provenant du collecteur d'air 10 peut pénétrer tangentiellement dans la chambre d'air. Pendant le fonctionnement de l'appareil, l'air est introduit dans le collecteur 10 avec une pression appropriée de l'ordre de 25 à 50 cm d'eau à pleine charge.
En raison de l'introduction tangentielle de l'air dans la chambre d'air, ce gaz se dépla- ce en tournoyant dans la chambre vers l'orifice 5, et puisque le diamètre de cet orifice est inférieur à celui de la chambre d'air, la vitesse de ro- tation de l'air dans cet orifice est considérablement accrue. Si l'on né- glige les frottements la vitesse linéaire circonférentielle théorique est inversement proportionnelle au rayon du trajet suivi par l'air, en sorte que si le diamètre de l'orifice 5 est égal à la moitié de celui de la cham- bre, la vitesse de l'air au bord de l'orifice 5 est double de celle de l'air entrant dans la chambre 3 par les embouchures 9.
Il en résulte que le cône de combustible passant près du bord de l'orifice 5 est saisi très énergiquement par l'air pénétrant dans la chambre de combustion 2 au travers de l'orifice 5, donnant naissance à un mélange très intime de combustible et d'air favorisant l'inflammation et la combustion dans la chambre de combustion. La paroi de la chambre de combus- tion,portée à une température élevée pendant le fonctionnement, fournit de la chaleur au combustible par radiation et favorise ainsi l'évaporation, la vaporisation, l'inflammation et la combustion de ce dernier.
Cependant, et en outre, la forme de la chambre de combustion est telle-voir le dessin - qu'à la fois à l'intérieur et à l'extérieur du cône de combustible, il se forme des tourbillons toriques qui, en particulier le tourbillon le plus ex- térieur situé auprès du rebord 4, ramènent un mélange déjà enflammé à la place où l'inflammation doit se produire, favorisant ainsi l'inflammation combustible pénétrant dans la chambre de combustion 2.
L'étranglement situé entre les deux chambres présente donc de l'importance non seulement pour donner à l'air une grande vitesse mais aussi pour propager rapidement 1'inflammation et en même temps prévenir le retour dans la chambre d'air de particules incomplètement brûlées provenant de la chambre de combustion, ce qui provoquerait la formation d'un dépôt de coke sur les parties froi- des de la chambre d'air. Ainsi que représenté sur le dessin, la longueur et le diamètre de la chambre de combustion sont choisis de telle sorte qu'un prolongement fictif du cône de combustible pulvérisé rencontre la pa- roi périphérique de cette chambre. Dans la pratique, on a constaté que la longueur et le diamètre de la chambre devaient être à peu près égaux.
La propagation intensive du processus de combustion fait que celle-ci a lieu presque entièrement à l'intérieur de la chambre de combustion 2 ; ce point est particulièrement important lorsqu'il convient d'éviter que la surface à chauf- fer soit exposée à la radiation intense d'une flamme. Ce cas peut se pro- duire par exemple, dans le chauffage d'hydrocarbures liquides dans des colon-
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nes de distillation, où une surchauffe locale par une radiation violente peut provoquer un cracking des hydrocarbures, avec comme résultante, la formation de dépôts internes de coke, la diminution du refroidissement de la colonne à l'aplomb de ces dépôts, l'accroissement du surchauffage et finalement la perforation du conduit par brûlage.
La forme courte et ramassée de la flam- me constitue un avantage supplémentaire lorsque l'on désire réduire le plus possible les dimensions d'un espace de combustion, par exemple, dans les installations de turbines à gaze
On a constaté qu'un autre avantage de la réalisation décrite .consistait dans une réduction de l'excès d'air nécessaire pour la combustion, c'est-à-dire, dans un rendement élevé ; teneur en C02 des gaz provenant de la combustion peut être accrue et atteindre presque le maximum théorique.
L'appareil est également très approprié pour un fonctionnement automatique.
Dans la figure 1, le tube pulvérisateur est entouré par un tube 6, au moyen duquel un gaz combustible arrivant par le point 8, peut pénétrer dans la chambre d'air auprès de la buse du pulvérisateur. On a constaté que l'on pouvait faire brûler du gaz combustible soit seul soit en même temps que du combustible liquide. Le combustible gazeux peut être utilisé en cas de panne momentanée de combustible liquide.