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DISPOSITIF POUR LE REGLAGE AUTOMATIQUE -DE LA. QUANTITE DE SUIES REINJECTEES
DANS'LES FOYERS CHAUFFEs -AU CHARBON .PULVERISE.
Dans des installations connues appliquant la réinjection des suies dans les chambres de combustion au charbon pulvérisé, les suies captées sont amenées dans une trémie.tampon, d'où elles peuvent µ?écouler, par une ouver- ture contrôlée par un registre réglable, à la main ou par distributeur à al- véoles, vers un dispositif de réinjection formé généralement d'un venturi raccordé, d'une part, à une source d'air comprimé et, d'autre part, à une busette d'injection pénétrant dans le foyer.
Il a été constaté que pour obtenir de bons résultats, le débit de suies vers 1?injecteur doit être varié d'une façon continue en fonction directe de la charge du foyer de la chaudière ou analogueo L'invention a pour but de réaliser automatiquement un tel réglageo
Pour combattre les difficultés d'écoulement des suies de la tré- mie, on peut appliquer deux méthodeso La première consiste à désaérer les suies après avoir brisé leur chute, en utilisant notamment de larges trémies munies de déflecteurs pour annuler l'énergie dynamique des paquets de suies tombant d'une certaine hauteur.
Les suies ainsi désaérées et calmées se com- portent comme du sableo La deuxième méthode consiste à fluidifier les suies en les aérant par l'injection d'air dans les suies qui coulent âlors réguliè- rement et à grande vitesse. L'invention prévoit des moyens pour réaliser dans ces deux cas le réglage automatique du débit de suies destinées à être réinjectées'o
Deux modes d'exécution d'un régulateur automatique selon la pré- sente invention serànt'décrits ci-après avec référence aux Figso 1 et 2 des dessins schématiques annexés, qui montrent des vues d'élévation en coupe de ces régulateurs.
La fig. 1 concerne une installation pour suies désaérées, calmées, recueillies dans une trémie 1 dont l'extrémité supérieure d'arrivée des suies est pourvue,de déflecteurs tels que 2. L'ouverture de sortie 3 à la base de la trémie est contrôlée par un obturateur 4 qui permet de varier la quan- tité de suies s'écoulant par le conduit 5 vers le col du venturi 6 qui est
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raccordé d'une part au conduit 7 d'amenée d'air d'injection et d'autre part à la busette 8.
L'obturateur 4 est porté par un levier 9 articulé en un point fixe 10 et dont les mouvements sont commandés par le régulateur qui est un appareil à soufflet ou à cloche 11 connecté au levier 9. L'enceinte de la cloche reçoit la pression d'utilisation de l'air dans le foyer, étant notam- ment reliée à une canalisation 12 de dérivation de l'air de combustion (air secondaire)., comprenant un orifice de laminage 13. La force antagoniste est fournie par des ressorts 14 agissant sur la cloche 11 et prenant appui sur un boîtier fixe 15.
La pression de l'air secondaire variant comme le carré de la charge de la-chaudière, la levée du régulateur (cloche 11) en fonction de cette charge varierait de la même façon si la force antagoniste était fournie par un seul ressort. La combinaison de plusieurs ressorts intervenant suc- cessivement au cours de la levée permet toutefois de ramener cette loi de variation à sensiblement une droite. La levée du régulateur en fonction de la charge variera donc comme la consommation du charbon, ou mieux la produc- tion des suies. Le régulateur donne à l'obturateur 4 une ouverture qui est donc proportionnelle à la charge. Or, en suies désaérées, calmées, le débit est proportionnel à la section d'ouverture et ne dépend pas de la hauteur des suies dans la trémie 1.
Le débit des suies sera donc aussi réglé propor- tionnellement à la charge.
Ces conclusions sont valables pour autant que la pression régnant dans la cloche 11 soit 100% de la pression de l'air secondaire. S'il n'en est pas ainsi, cette pression sera réduite en fonction des variations du ni- veau des suies dans la trémie. En effet, celle-ci est équipée de détecteurs de niveau comprenant un tube 16 mùni d'un orifice d'étranglement 17 et plon- geant à des hauteurs différentes dans la trémie. Les détecteurs sont raccor- dés à une tuyauterie d'air auxiliaire à pression assez forte 18, dérivée par exemple de la canalisation 7. Le tube 16 débouche, d'autre part, dans un relais à membrane 19 coopérant avec un orifice de sortie 20 raccordé à l'en- ceinte de la cloche 11 par l'intermédiaire d'un orifice d'étranglement 20'.
Lorsqu'un tube 16 se trouve hors des suies, il ,laisse échapper l'air auxiliai- re dans la trémie et la partie comprise entre l'étranglement 17 et son extré- mité libre se met à la dépression de la trémie, attirant la membrane 19 cor- respondante et ouvrant l'orifice 20 coopérant avec celle-ci ,(détecteur supé- rieur de la Fig. 1), ce qui produit une fuite d'air du régulateur, une baisse de la pression sous la cloche 11 et une diminution de la levée de l'obturateur 4. Si, au contraire, le niveau des suies monte et immerge un tube 16, la pression de l'air auxiliaire provoque le refoulement de la membrane pour ob- turer son orifice 20 (détecteur inférieur de la Fig. 1) et augmenter la pres- sion dansla cloche 11 qui montera et augmentera la levée de l'obturateur 4 et le débit de suies.
La variation de la hauteur de suies dans la trémie consti- tue donc un élément de réglage du débit, adaptant celui-ci aux variations de production de suies pour une charge donnée, qui résultent par exemple de la variation de la teneur en cendres du charbon, du rendement de la chaudiè- re, du frittage, etc...
La pratique a montré que pour effectuer la réinjection des suies il convient de maintenir partiellement remplie la trémie collectrice située immédiatement au-dessus du venturi. Les ressorts du régulateur seront avan- tageusement réglés de façon que les suies atteignent environ la mi-hauteur de la trémie pour une valeur moyenne du débit de suies.
Lorsque la charge de la chaudière reste constante, mais que la production de suies varie, le dispositif fonctionne comme suit. La pression d'air secondaire ne varie pas et le débit de suies reste momentanément cons- tant. Si la production de suies augmente, elles font monter leur niveau dans la trémie et en immergeant un ou plusieurs détecteurs supplémentaires, elles provoquent une plus grande ouverture de 1-'obturateur 4 jusqu'à ce que le dé- bit des suies se stabilisera à une nouvelle valeur moyenne. Un réglage en sens opposé se produit si la production de suies diminue. Par ailleurs, l'in-
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vention prévoit le réglage de l'air d'injection de façon à maintenir une dé- pression sensiblement constante au venturi 6.
Ce régulateur d'air comprend par exemple une cloche 21 soumise à la dépression du venturi par une tuyau- terie 22 et commandant un volet 23 monté dans le conduit 7. Le volet 23 sera donc ouvert davantage si le débit de suies augmente et fermé davantage si ce débit diminue.
Si la charge de la chaudière augmente, la pression d'air secon- daire augraente, de même que la production de suies. Le débit de suies sera réglé automatiquement pour obtenir une hauteur de suies normale dans la tré- mie et l'air dinjection sera réglé pour maintenir la dépression sensiblement constante au venturi, cette pression pouvant d'ailleurs être modifiée en ajus- tant le régulateur d'air, par exemple au moyen de contre-poids.
Grâce à ce réglage d'air, on maintient toujours des conditions favorables d'injection, notamment pour ce qui concerne la pression dynamique à la sortie des busettes et la vitesse d'injection, cette vitesse étant la plus grande aux forts débits de suies.
La Fig. 2 montre un système régulateur présentant des avantages semblables, qui est également applicable lorsque les suies sont fluidifiées? tel que montré au dessin. A cet effet, la partie inférieure conique de la trémie 24 est munie de caisses de fluidification 25 auxquelles est amené de l'air sous pression, prélevé notamment à la canalisation 7 en amont du ven.,- turi par la tuyauterie 26 dans laquelle est intercalé un orifice calibré 27 assurant la détente de cet air. La paroi 28 de la caisse 25, qui se trouve en contact avec les suies est pourvue de perforations et recouverte d'un tissu serré ou de métal fritté, jouant le rôle de diffuseur et d'écran anti-retour du mélange air-suies, évitant le danger de bouchage du tuyau d'amenée d'air.
Dans la masse de suies se trouve un cône de fluidification 29 alimenté en air sous pression par le tuyau 30, l'intérieur du cône étant relié par le tube 31 à l'atmosphère règnant au-dessus des suies.
Le régulateur automatique du débit des suies est un appareil as- tatique à double effet réglé par contrepoids. Il comprend deux enceintes fixes 32, 33 dont les parois en regard sont flexibles et reliées à un levier 34 articulé au point fixe 35, qui supporte un contrepoids 36 et est relié à l'obturateur 4, que ce contrepoids tend à fermer. Les enceintes 32, 33 pourraient évidemment être formées par des cloches.
L'enceinte inférieure 33 est reliée au col du venturi 6 par le tuyau 37, de sorte que la dépression au col tend à ouvrir l'obturateur, tan- sis que la pression au col tend à le fermer.
L'enceinte supérieure 32 est reliée à la boite de fluidificàtion par le tuyau 38. Lorsque le niveau des suies tombe en-dessous de la surface de fluidification, la résistance au passage de l'air par cette surface est pratiquement nulle, de même que la pression qui s'établit dans la boite.
Au contraire, quand le niveau des suies atteint une certaine hauteur au-des- sus de la surface de fluidification, la résistance au passage de l'air est telle que dans la boîte règne pratiquement la pression totale de l'amont du venturi. Pour les niveaux intermédiaires des suies, la pression dans la boite est fonction directe de la hauteur des suies au-dessus de la surface de flui- dification.
La pression de l'air de réinjection amené par le tuyau 7 est ré- glée, par des moyens appropriés quelconques, simultanément avec la pression de l'air secondaire du foyer, notamment par une commande commune. Connais- sant le débit horaire des suies en fonction de la charge de la chaudière, cette pression de .l'air de réinjection est déterminée de façon que le niveau des suies dans la trémie 24 tendà se stabiliser environ à mi-hauteur de - celle-ci. Si pour une charge constante la production de suies augmente, la pression dans la boite 25 et dans l'enceinte 32 augmente et provoque une plus grande ouverture de '1' obturateur 4 jusqu'à ce que la production et le débit des suies deviennent égaux. Si la production des suies diminue, le phénomè- ne inverse se produit.
Si la dépression au col du venturi augmente ou dimi-
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nue, il en résultera une augmentation ou une diminution du-débit de suies, ce qui produit un effet régulateur de la vitesse d'injection.
On a constaté que dans les diverses positions intermédiaires du niveau des suies, la vitesse de réinjection des suies augmente avec la char- ge, donc avec le débit de suies, ce qui est rationnel, cette augmentation relative étant d'autant plus accentuée que le niveau moyen des suies'est plus bas,ladite vitesse tendant en général à se stabiliser lorsqu'on approche du niveau maximum. On a également constaté que la dépression au col du venturi tend à rester constante, pour toutes les charges, lorsque les suies approchent du niveau le plus bas étant touj our sr entendu que la pression dans le tuyau 7 est réglée avec la pression de l'air secondaire, en fonction de la charge.
Dans le cas où l'amenée des suies se fait par-paquets, l'influen- ce sur le réglage restera négligeable du moment que chaque paquet ne produit pas une augmentation sensible du niveau des suies dàns la trémie. Il en est par exemple ainsi si l'on déverse chaque minute dans la trémie une quantité de suies représentant environ un vingtième de la hauteur de la trémie.
Le système selon la¯fig. 2 peut être aisément adapté à l'emploi de suies désaérées, calmées, comme dans le cas de la Fig. 1. Il suffit no- tamment de raccorder l'enceinte 32 à des détecteurs de niveau semblables à ceux utilisés dans le cas de la Fig. 1, de façon à obtenir la pression dans l'enceinte 32 à partir de la pression dans la canalisation 7, par l'inter- médiaire des détecteurs.
Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux réalisations constructives décrites ci-dessus, auxquelles diverses modifications peuveht être apportées sans se départir de l'esprit de l'invention.
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DEVICE FOR AUTOMATIC ADJUSTMENT -OF THE. QUANTITY OF SOOT REINJECTED
IN 'THE HEATED FIREPLACES -AU COAL .PULVERIZED.
In known installations applying the reinjection of soot into pulverized coal combustion chambers, the captured soot is brought into a buffer hopper, from which it can flow out, through an opening controlled by an adjustable damper. by hand or by an alveolar distributor, to a reinjection device generally formed of a venturi connected, on the one hand, to a source of compressed air and, on the other hand, to an injection nozzle penetrating into the home.
It has been found that to obtain good results, the soot flow rate to the injector must be varied continuously as a direct function of the load on the furnace of the boiler or the like. The object of the invention is to automatically achieve a such setting
To combat the difficulties in the flow of soot from the hopper, two methods can be applied o The first consists of deaerating the soot after having broken their fall, in particular using large hoppers fitted with deflectors to cancel the dynamic energy of the bundles soot falling from a certain height.
The soot thus deaerated and calmed behave like sand. The second method consists in thinning the soot by aerating it by injecting air into the soot which then flows regularly and at high speed. The invention provides means for carrying out in these two cases the automatic adjustment of the flow rate of soot intended to be reinjected.
Two embodiments of an automatic regulator according to the present invention will be described below with reference to Figs. 1 and 2 of the accompanying schematic drawings, which show sectional elevation views of these regulators.
Fig. 1 relates to an installation for deaerated, calmed soot collected in a hopper 1, the upper end of the soot inlet of which is provided with deflectors such as 2. The outlet opening 3 at the base of the hopper is controlled by a shutter 4 which makes it possible to vary the quantity of soot flowing through the duct 5 towards the neck of the venturi 6 which is
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connected on the one hand to the injection air supply duct 7 and on the other hand to the nozzle 8.
The shutter 4 is carried by a lever 9 articulated at a fixed point 10 and whose movements are controlled by the regulator which is a bellows or bell device 11 connected to the lever 9. The chamber of the bell receives the pressure d 'use of the air in the hearth, being in particular connected to a pipe 12 for bypassing the combustion air (secondary air)., comprising a rolling orifice 13. The opposing force is provided by springs 14 acting on the bell 11 and resting on a fixed housing 15.
Since the pressure of the secondary air varies as the square of the load of the boiler, the lift of the regulator (bell 11) as a function of this load would vary in the same way if the opposing force were provided by a single spring. The combination of several springs intervening successively during lifting makes it possible, however, to reduce this law of variation to substantially a straight line. The lifting of the regulator as a function of the load will therefore vary like the consumption of coal, or better the production of soot. The regulator gives the shutter 4 an opening which is therefore proportional to the load. However, in deaerated, calmed soot, the flow rate is proportional to the opening section and does not depend on the height of the soot in hopper 1.
The soot flow will therefore also be adjusted in proportion to the load.
These conclusions are valid provided that the pressure prevailing in the bell 11 is 100% of the pressure of the secondary air. If this is not the case, this pressure will be reduced according to the variations in the level of soot in the hopper. In fact, the latter is equipped with level detectors comprising a tube 16 provided with a throttling orifice 17 and plunging at different heights into the hopper. The detectors are connected to a fairly high pressure auxiliary air pipe 18, derived for example from the pipe 7. The tube 16 opens, on the other hand, into a membrane relay 19 cooperating with an outlet orifice 20. connected to the chamber of the bell 11 via a throttle orifice 20 '.
When a tube 16 is outside the soot, it lets the auxiliary air escape into the hopper and the part between the constriction 17 and its free end goes to the vacuum of the hopper, attracting the hopper. diaphragm 19 corresponding and opening the orifice 20 cooperating therewith, (upper detector of Fig. 1), which produces an air leak from the regulator, a drop in pressure under the bell 11 and a reduction in the lifting of the shutter 4. If, on the contrary, the level of soot rises and submerges a tube 16, the pressure of the auxiliary air causes the diaphragm to flow back to close its orifice 20 (lower detector of Fig. 1) and increase the pressure in the bell 11 which will rise and increase the lift of the shutter 4 and the soot flow.
The variation in the height of soot in the hopper therefore constitutes an element for adjusting the flow rate, adapting it to variations in the production of soot for a given load, which result for example from the variation in the ash content of the coal. , the efficiency of the boiler, sintering, etc.
Practice has shown that to carry out the reinjection of the soot, the collecting hopper located immediately above the venturi should be kept partially filled. The springs of the regulator will be advantageously adjusted so that the soot reaches approximately half the height of the hopper for an average value of the soot flow.
When the boiler load remains constant, but the soot production varies, the device operates as follows. The secondary air pressure does not vary and the soot flow remains momentarily constant. If the production of soot increases, they raise their level in the hopper and by immersing one or more additional detectors, they cause the shutter 4 to open wider until the soot flow stabilizes at a new average value. An adjustment in the opposite direction occurs if the soot production decreases. Moreover, the in-
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This invention provides for the adjustment of the injection air so as to maintain a substantially constant pressure at the venturi 6.
This air regulator comprises for example a bell 21 subjected to the vacuum of the venturi by a pipe 22 and controlling a shutter 23 mounted in the duct 7. The shutter 23 will therefore be opened more if the flow of soot increases and closed more. if this flow decreases.
If the boiler load increases, the secondary air pressure increases, as does soot production. The soot flow will be adjusted automatically to obtain a normal soot height in the hopper and the injection air will be adjusted to maintain the vacuum substantially constant at the venturi, this pressure can also be modified by adjusting the regulator. air, for example by means of counterweights.
Thanks to this air adjustment, favorable injection conditions are always maintained, in particular as regards the dynamic pressure at the outlet of the nozzles and the injection speed, this speed being the greatest at high soot flow rates.
Fig. 2 shows a regulating system with similar advantages which is also applicable when the soot is thinned out? as shown in the drawing. To this end, the conical lower part of the hopper 24 is provided with fluidization boxes 25 to which pressurized air is supplied, taken in particular from the pipe 7 upstream of the fri., - turi by the pipe 26 in which is interposed a calibrated orifice 27 ensuring the relaxation of this air. The wall 28 of the body 25, which is in contact with the soot is provided with perforations and covered with a tight fabric or sintered metal, playing the role of diffuser and non-return screen for the air-soot mixture, avoiding the danger of blocking the air inlet pipe.
In the mass of soot is a fluidization cone 29 supplied with pressurized air through pipe 30, the interior of the cone being connected by tube 31 to the atmosphere prevailing above the soot.
The automatic soot flow regulator is a double-acting, static counterweighted device. It comprises two fixed enclosures 32, 33 whose facing walls are flexible and connected to a lever 34 articulated at the fixed point 35, which supports a counterweight 36 and is connected to the shutter 4, which this counterweight tends to close. The enclosures 32, 33 could obviously be formed by bells.
The lower enclosure 33 is connected to the neck of the venturi 6 by the pipe 37, so that the vacuum at the neck tends to open the shutter, while the pressure at the neck tends to close it.
The upper enclosure 32 is connected to the fluidification box by the pipe 38. When the level of soot falls below the fluidization surface, the resistance to the passage of air through this surface is practically zero, as well as the pressure which is established in the box.
On the contrary, when the level of soot reaches a certain height above the fluidization surface, the resistance to the passage of air is such that in the box there is practically the total pressure upstream of the venturi. For intermediate soot levels, the pressure in the box is a direct function of the height of the soot above the fluidification surface.
The pressure of the reinjection air supplied by the pipe 7 is regulated, by any suitable means, simultaneously with the pressure of the secondary air of the furnace, in particular by a common control. Knowing the hourly flow rate of soot as a function of the boiler load, this re-injection air pressure is determined so that the level of soot in hopper 24 tends to stabilize at about half the height of that. -this. If for a constant load the production of soot increases, the pressure in the box 25 and in the enclosure 32 increases and causes a wider opening of the shutter 4 until the production and the flow of soot become equal. . If the production of soot decreases, the reverse phenomenon occurs.
If the vacuum at the venturi neck increases or decreases
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naked, this will result in an increase or decrease in the soot flow rate, which produces a regulating effect of the injection speed.
It has been observed that in the various intermediate positions of the soot level, the speed of reinjection of the soot increases with the load, therefore with the flow of soot, which is rational, this relative increase being all the more accentuated as the the average level of soot is lower, said speed generally tending to stabilize when approaching the maximum level. It has also been observed that the vacuum at the neck of the venturi tends to remain constant, for all loads, when the soot approaches the lowest level, always being understood that the pressure in the pipe 7 is adjusted with the pressure of the secondary air, depending on the load.
In the case where the soot is fed in by bundles, the influence on the adjustment will remain negligible as long as each bundle does not produce a significant increase in the level of soot in the hopper. This is the case, for example, if a quantity of soot representing approximately one-twentieth of the height of the hopper is poured into the hopper every minute.
The system according to fig. 2 can be easily adapted to the use of deaerated, calmed soot, as in the case of FIG. 1. It suffices in particular to connect the enclosure 32 to level detectors similar to those used in the case of FIG. 1, so as to obtain the pressure in the enclosure 32 from the pressure in the pipe 7, by means of the detectors.
It goes without saying that the invention is not limited to the constructive embodiments described above, to which various modifications can be made without departing from the spirit of the invention.