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PERFECTIONNEMENTS'AUX APPAREILS:DE-COMBUSTION.
Cette invention concerne un appareil de combustion perfectionné et particulièrement un procédé et un appareil pour brûler des combustibles solides sous forme de particules contenant des cendres et au moins partiel- lement en suspension, dans des conditions assurant un rendement élevé de la combustion et permettant la séparation des cendres du combustible et leur enlèvement de la zone de combustion à l'état de fusion.
Lorsqu'on brûle un combustible contenant'des cendres, en sus- pension, dans la chambre de combustion d'une installation de chauffage de fluide comportant des tubes de chauffe chauffés par convection, par exemple, il est important, tant du point de vue du rendement thermique que de celui de l'efficacité de l'installation, que la combustion des constituants com- bustibles soit terminée avant que les produits gazeux de la combustion n'at- teignent des tubes de chauffe du fluide chauffés par convection, à espace- ment relativement serré. Ceci est spécialement important lorsque la tempé- rature moyenne de la chambre de combustion dépasse la température de déforma- tion initiale des cendres-du combustible.
Dans ces conditions, les particu- les de cendres en.suspension dans les produits gazeux de la combustion ont tendance à se trouver dans un état visqueux lorsqu'elles atteignent ces tu- bés de transmission de chaleur plus froids, et à s'y déposer dans unè telle mesure qu'elles réduisent et même obturent les passages de circulation des gaz entre les tubes. Les particules de cendres qui sont solidifiées avant d'atteindre ces tubes de transmission de chaleur ou qui se solidifient dans les passages entre les tubes se déposent sur les tubes de transmission sui- vants dans un état*où elles peuvent en être enlevées facilement, ou sont entraînées à l'extérieur de l'installation de chauffage de fluide et vicient l'atmosphère si elles ne sont pas recueillies'par un équipement collecteur de poussières très coûteux.
En raison des efforts croissants pour réduire au minimum la pollution de l'atmosphère, on a tendu,de fagon constante à séparer et récupérer le plus possible de la teneur en cendre récupérable,
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à l'état de fusion dans la zone de combustion. Pour la combustion du charbon gras pulvérisé, par exemple, on a créé des foyers à "fond humide" ou à "cou- lée de scorie", dans lesquels le combustible est brûlé à l'état de suspension aux températures du foyer, de telle sorte que les cendres recueillies dans la zone de combustion peuvent être enlevées à l'état fluide ou en fusion. A peu près 50 % de la teneur en cendre récupérable du combustible peuvent être ré- ' cupérés à l'intérieur de la zone de combustion dans ces conditions.
Toutefois, les cendres restant dans les gaz quittant la zone de combustion sont encore en quantités suffisantes pour que le maintien des surfaces de transmission de chaleur dans un état propre à l'absorption efficace de la chaleur consti- tue un sérieux problème, ainsi que pour provoquer un degré considérable de pollution de l'atmosphère,à moins qu'elles ne soient recueillies extérieu- rement par un équipement collecteur de poussières.
La présente invention a pour objet un procédé pour- brûler du combustible solide à teneur en cendre réduit en particules, selon lequel on produit un mélange circulant de combustible et de gaz contenant de l'oxygène, on allume le mélange, et on brûle le combustible à une température telle que la cendre qui s'y trouve est libérée en fusion, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on change la direction de la circulation du courant brusquement à plusieurs reprises pendant la circulation à grande vitesse dans un passage, au moins jusqu'à ce que la combustion du combustible soit pratiquement ache- vée, et on évacue la cendre déposée en fusion par le courant sur des surfaces dans son parcours.
L'invention a aussi pour objet un procédé pour brûler du combus- tible solide à teneur en cendre réduit en particules, selon lequel on produit un mélange circulant de combustible et de gaz contenant de l'oxygène, on al- lume le mélange et on brûle le combustible à une température telle que la cendre qui s'y trouve est libérée en fusion, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on fait passer le courant à travers un passage sinueux et on maintient une pellicule visqueuse de cendres fondues sur la surface de ce passage sinu- eux qui imprime au courant des changements de direction brusques susceptibles de favoriser la séparation des cendres en fusion et des grosses particules de combustible et leur élimination du courant, ces particules de combustible étant retenues par la pellicule visqueuse, ce qui arrête leur mouvement le long du passage,
et soumises au frottement des gaz contenant de l'oxygène qui circulent dans le passage.
L'invention a encore pour objet une chambre de combustion desti- née à brûler du combustible solide à teneur en cendre réduit en particules, avec séparation des cendres en fusion, caractérisée en ce qu'elle comprend une section d'allumage pourvue d'une alimentation de combustible à brûler au moins partiellement en suspension et, partant de la section d'allumage, un passage dont les parois sont refroidies par circulation de fluide et qui présente plusieurs coudes brusques, des moyens étant prévus pour évacuer la scorie déposée en fusion sur les surfaces des parois du passage.
L'invention a également pour objet une chambre de-combustion destinée à brûler du combustible solide à teneur en cendre réduit en parti- cules, avec séparation des cendres en fusion, caractérisée en ce que des tu- bes pour le chauffage de fluide, coudés sous une forme sinueuse ou en zig-zag, coopèrent avec un matériau réfractaire pour former les parois opposées d'un passage tortueux présentant des changements successifs de direction et une série de surfaces de fond inclinées de haut en bas, un moyen d'introduire un courant enflammé de combustible en suspension gazeuse à l'une des extrémités du passage et un moyen de recueillir les cendres à l'extrémité inférieure de ce passage.
On décrira maintenant l'invention, à titre d'exemple, en se ré- férant aux dessins annexés dans lesquels : .
Fig. 1 est une vue en élévation, partielle en coupe, d'un grou- pe générateur de vapeur comportant une chambre de combustion construite sui- vant la présente invention;
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Fig. 2 est une coupe horizontale suivant la ligne 2-2 de la Fige 1; Fige 3 est une vue en élévation des tuyères de brûleurs vues de l'intérieur de la chambre de combustion suivant la ligne 3-3 de la Fig.
1, et
Fig. 4 est une coupe transversale suivant la ligne 4-4 de la Fig. 1, les Figs. 2, 3 et 4 étant à une plus grande échelle que la Fig. 1.
Comme c'est représenté sur la Fig. 1, la chambre de combustion est associée à un groupe générateur de vapeur 14 de type connu. Lorsqu'elle est appliquée à ce genre d'appareil consommateur de chaleur, la chambre de combustion est disposée symétriquement par rapport à la largeur du groupe et est avantageusement délimitée par des parois qui sont formées par des tubes convenablement espacés raccordés au système circulatoire du groupe générateur de vapeur 14. Les tubes sont pourvus de pointes de la manière connue et recouverts d'un matériau réfractaire initialement plastique, com- me du minerai de chrome plastique, pour former une garniture réfractaire pour la chambre de combustion et des surfaces de support pour la pellicule de ma- tières non combustibles en fusion qui s'y déposent.
Dans la forme d'exécution représentée, les parois avant et ar- rière de la chambre de combustion 10 sont formées par des rangées de tubes verticaux 15 et 16, garnis de pointes et recouverts de matériau réfractaire, établis de manière à constituer les côtés avant et arrière, le plafond et le fond d'une section supérieure d'allumage du combustible 11, les parois de guidage du courant d'un passage sinueux ou én zig-zag dans la partie in- termédiaire 12 de la chambre de combustion, et les côtés avant et arrière, le ciel et le sol d'une chambre inférieure 13 pour recueillir les cendres et évacuer les gaz de chauffe.
Les parois latérales opposées de la chambre de combustion 10 sont aussi formées par des rangées de tubes verticaux 18 et 20, garnis de pointes et recouverts de matériau réfractaire, qui s'éten- dent sur toute la hauteur de la chambre de combustion entre les paires de collecteurs supérieurs 21 et les collecteurs inférieurs 22 disposés sur les côtés opposés de la chambre de combustion.
La section d'allumage 11 est délimitée par les parties supérieu- res des rangées de tubes 15 et 16 pour former un espace de section transver- sale horizontale et de section transversale verticale rectangulaires. Le ciel 23 de la section 11 est formé par les parties supérieures inclinées des tubes 15 de la paroi avant, dont les extrémités supérieures sont raccordées au corps cylindrique supérieur antérieur 24 du groupe générateur de vapeur 14.
Les tubes arrière 16 descendent du corps cylindrique 24 vers un point à une cértaine distance au-dessous du ciel 23 où ils s'inclinent de haut en bas vers les tubes 15 de la paroi avant pour former le fond 25 de la section d'al- lumage il. Le fond 25 se termine en un point écarté, dans le sens transver- sal, des tubes 15 de la paroi avant, pour former une ouverture de sortie 26, comme c'est représenté sur la Fige 2, de section transversale générale rec- tangulaire. Au-dessous de l'ouverture 26, les tubes 16 de la paroi arrière présentent une sinuosité irrégulière dans des plans verticaux.
Ainsi, les tubes sont coudés de manière à s'étendre vers l'arrière de haut en bas sous une inclinaison de, par exemple, approximativement 15 sur l'horizontale, jusqu'en un point se trouvant de fagon générale dans le même alignement ver- tical que la paroi arrière de la section d'allumage. Les tubes 16 sont alors coudés de manière à s'étendre d'abord verticalement de haut en bas, ensuite sous une inclinaison dirigée de haut en bas vers l'avant jusqu'en un point situé de façon .'générale dans le même alignement vertical que le bord arrière de l'ouverture 26, et ensuite sous une inclinaison dirigée de haut en bas vers l'arrière en substance pour répéter la forme décrite de la partie sail- lante superjacente.
Les tubes 16 sont de nouveau coudés pour s'étendre ver- ticalement de haut en bas et ensuite vers l'avant et de haut en bas au fond de la partie intermédiaire 12 de la chambre de combustion jusqu'en un point situé à une certaine distance des tubes 15 de la paroi avant pour former une sortie inférieure 27, de section transversale rectangulaire plus grande que
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celle de la sortie 26, s'ouvrant dans la chambre inférieure collectrice de cendres 13.
Les parties des tubes 15 de la paroi avant, dans la section in- termédiaire 12 de la chambre de combustion sont coudées pour ainsi dire paral- lèlement aux tubes 16 de la paroi arrière, de telle sorte que les tubes 15 et 16 constituent les parois de guidage d'un passage sinueux 28 de section transversale réduite, pratiquement uniforme, d'un bout à l'autre de la par- tie intermédiaire 12 de la chambre de combustion. Le passage 28 est formé par une série de sections de passage rectilignes 28A, 28B, 28C et 28D rac- cordées bout à bout sous un certain angle l'une par rapport à l'autre, ces sections étant inclinées entre elles d'un angle de 30 par exemple, de maniè- re à former un parcours présentant une série de changements brusques de la direction d'écoulement.
Par suite de cette disposition, les tubes 16 consti- tuent les parties supérieures ou ciels inclinés des sections 28A et 28C et les parties inférieures ou fonds des sections 28B et 28D, tandis que les tubes 15 forment les parties inférieures ou fonds des sections 28A et 28C et les parties supérieures ou ciels des sections 28B et 28D. La section du pas- sage est inférieure à la moitié de la surface transversale de la chambre d'al- lumage, vue de l'avant de la chambre de combustion et elle est de préférence de 20 à 40 % de la section transversale de la chambre ou section d'allumage.
En service, la section 28A regoit un courant pratiquement verti- cal de combustible en ignition et de cendres en suspension de la sortie 26 de la section d'allumage et dirige le courant vers l'arrière dans la section adjacente 28B. En passant de la section 28A à la section 28B, le courant de combustible en ignition et de produits de combustion gazeux fait un coude de faible rayon d'une amplitude angulaire de 150 approximativement, renversant en substance la direction du courant. Ce renversement brusque du courant se répète en sens successivement opposés lorsque le courant arrive à chacune des sections de passage consécutives 28C et 28D. A la fin de la section 28D le courant est déchargé de haut en bas par la sortie 27 dans la chambre 13.
De la sortie 27 au sommet de la chambre collectrice de cendres 13, les tubes de la paroi avant 15 s'étendent de haut en bas et sont raccor- dés à un collecteur horizontal 30 qui est relié au corps cylindrique infé- rieur 31 du générateur de vapeur 14 comme il sera décrit ci-après. Les parois de front et de côté de la chambre collectrice de cendres 13 sont constituées par les parties inférieures verticales des rangées de tubes 15, 18 et 20.
Les tubes de rang impair de la paroi tubulaire arrière 16 sont coudés de manière à sortir de l'alignement des autres tubes pour former deux rangées de tubes nus qui sont inclinés de haut en bas et vers l'arrière entre l'ou- verture 27 et un point à une certaine distance au-dessus du fond de la cham- bre 13 et constituent un écran à scories incliné 32 à travers lequel les'gaz de chauffe passent en quittant la chambre 13. Au-dessous de l'extrémité infé- rieure de l'écran à scories 32, les parties inférieures des tubes 16 forment une paroi arrière verticale et le fond incliné de la chambre 13, les extré- mités inférieures des tubes s'ouvrant dans le collecteur 30.
Les tubes d'une rangée tubulaire 33 sont inclinés de haut en,bas à partir du corps cylindri- que 31 pour converger dans la rangée de tubes 16 à l'extrémité inférieure de l'écran à scories 32 et se raccorder au collecteur 30. Le fond de la chambre 13 est pourvu près de son extrémité inférieure d'un trou de coulée des scories 34 qu'on obtient en coudant les parties antérieures d'un certain nombre de tubes du fond. Un tampon 35 est monté sur un bras 36 de manière qu'on puisse fermer ou ouvrir le trou de coulée 34 en soulevant et en abaissant le tampon, respectivement. Le bras est actionné au moyen d'un piston hydraulique 37 qui peut être réglé à la main ou être aménagé pour se déplacer périodiquement en réponse à des impulsions transmises par une minuterie appropriée (non repré- sentée).
Les cendres ou scories en fusion s'écoulant dans le trou de coulée tombent dans un réservoir 38 contenant de l'eau et en sont évacuées pour être employées à des usages appropriés par un transporteur à vis 40 incliné de bas en haut.
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Dans la forme d'exécution représentée de l'invention, un com- bustible sous forme de particules contenant des cendres,tel que le charbon pulvérisé est amené à la section d'allumage 11 à travers un courant d'air d'entrainement ou air primaire par un tuyau d'amenée 41, le charbon brut've- nant dune soute supérieure 42 étant appelé par un tuyau de descente 43 dans un appareil pulvériseur 44 et le charbon pulvérisé entraînant de l'air étant refoulé de ce 'dernier dans le tuyau 41.
L'extrémité supérieure du tuyau d'a- menée 41 est divisée en une série de tuyères allongées horizontales 46 qui sont disposées à distances convenables les unes des autres dans une rangée horizontale pour refouler le combustible emportant l'air dans les lumières de brûleurs correspondants ménagées dans la paroi avant de la section d'al- lumage 11. Les lumières des brûleurs sont formées en déportant une partie des tubes de rang pair de la paroi avant 15 et en les dégarnissant de leurs pointes et de leur matériau réfractaire, comme c'est représenté sur-la Fig.
3, pour former une série de lumières de brûleurs intertubes allongéesver- ticalement 47 dans la paroi avant de la section d'allumage. Les extrémités internes des tuyères 46 se terminent dans le plan central de la rangée de tubes 15 et en contact avec les tubes adjacents.
Les tuyères 46 et les lu- mières 47 sont disposées de telle manière que les courants de combustible et d'air qui en sont déchargés sont dabord dirigés à peu près horizontale- ment vers la paroi postérieure de la section d'allumage 11. Une boîte à air extérieure 48 renferme les lumières 47 et entoure les tuyères 46, de telle sorte que l'air sous pression super=-atmosphérique refoulé d'une source ex- térieure dans la boîte passe par les lumières 47 à la fois au-dessus et au- dessous des tuyères 46 de façon à former l'air comburant secondaire pour le combustible.
Dans certaines conditions de fonctionnement, il peut être désirable de diviser la quantité nécessaire d'air secondaire à la chambre de combustion., Dans ce but, une conduite d'air au moins 49 munie d'une soupape s'étend du fond de la boite à air 48 et est susceptible de se décharger en- tre des tubes adjacents dans la section 28B du passage9 comme c'est repré- senté sur la Fig. 1.
Le réchauffage préalable de l'air comburant secondaire pour la chambre de combustion 10 est désirable, bien que n'étant pas indispensable.
Comme c'est représenté sur la Fig. 1, l'air secondaire amené aux lumières de brûleurs 47 est préalablement réchauffé à une température élevée dans un ré- chauffeur d'air du type à récupération 50 monté au-dessus du générateur de vapeur. Dans le dispositif représenté sur la Fig.
1 constituant une instal- lation d'essai, les gaz de combustion à haute température sont retirés de la monture du générateur de vapeur par un conduit 51 avant qu'ils ne pénè- trent dans les faisceaux tabulaires, et envoyés dans une série de groupes de tubes 52 à l'intérieur du réchauffeur pour être évacués par la cheminée 530 L'air amené d'une soufflerie de tirageforcé 55 aurédauffeur50 par un con- duit d'air 54, passe sur les tubes 52 du rehauffeur dair et est refoulé par le conduit d'échappement 56 dans la boîte à air 48. Dans la disposition décrite, des températures de l'air de l'ordre de 870 F ont été atteintes et l'air réchauffé a été employé pour la combustion dans le procédé décrit.
Une dérivation avec vanne 57, établie entre la partie d'adduction de l'air du réchauffeur et le conduit de refoulement 56 permet de proportionner les quan- tités d'air froid et d'air chaud pour régler la température de 1?air secon- daire amené dans la boîte à air 48.
Pour la mise en marche on emploie un dispositif d'amorçage 17, par exemple un brûleur à huile,pour réchauffer préalablement la section d'allumage 11. Ensuite, le charbon pulvérisé est envoyé conjointement avec l'air qui l'entraîne dans le tuyau 41 et les tuyères 46 dans la section d'allumage 11 où il est enflammé par la flamme du dispositif d'amorçage. Lors- que la flamme du charbon s'est stabilisée, l'emploi du dispositif d'amorça ge 17 est interrompu.
Les courants d'air primaire - charbon pulvérisé'pénétrant dans la section d'allumage 11 se mélangent rapidement avec les courants d'air com- burant secondaire superjacents et sousjacents et la majeure partie des parti- cules de charbon fines brûlent pendant leur parcours dans le trajet en U
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qu'elles suivent à l'intérieur de la section d'allumage jusqu'à la sortie
26.
Les résidus de cendres des particules de charbon brûlées sont libérés dès le début pratiquement en fusion et une certaine quantité de globules de cen- dres et d'autres matières solides en suspension sont chassées à l'extérieur du courant de combustible en ignition et de gaz en grande partie par suite du renversement de la direction de ce courant dans la section d'allumage en raison de la position relative des tuyères de brûleurs 46 et-de la sortie 26.
Le combustible et l'air sont normalement amenés en quantités suffisantes pour maintenir la section d'allumage à une température dépassant la température des cendres fluides, de telle sorte que les globules de cendres en fusion ve- nant en contact avec les parois de la section tendent à y adhérer pour for- mer une pellicule de cendre visqueuse se déplaçant de haut en bas le long de ces parois.
La masse ou le courant en ignition des produits gazeux de la combustion, des matières combustibles en ignition et d'air chaud, conjointe- ment avec ses globules de cendres en suspension, passe par un coude brusque de leur trajectoire en quittant la section d'allumage 11 pour pénétrer dans la section 28A du passage par la sortie 26. L'important changement de direc- tion du courant provoque un nouveau mélange intime des constituants du cou- rant en ignition, donnant lieu à une agglomération des particules de cendres en fusion à l'état de suspension et une nouvelle séparation des cendres sous l'action de l'inertie sur les particules et de l'adhérence aux parois du pas- sage.
La cendre en fusion ainsi séparée s'écoule de haut en bas le long des parois latérales et du fond de la section 28A du passage et tombe sur le fond de la section sous-jacente ou glisse sur le bec arrondi à l'extrémité du fond en s'écoulant ensuite partiellement le long du ciel de la section sous-jacente avant que l'effet de la gravité ne la fasse tomber. La partie rectiligne de chaque section de passage provoque une accélération de toutes particules solides ou liquides en suspension dans le courant en ignition, de telle sorte que lorsque le courant vire en passant d'une section du pas- sage à la section sous-jacente, le moment d'inertie des particules tend à les chasser vers l'extérieur et les amener en contact avec la paroi de dé- limination du coude du passage.
Les coudes successifs à l'endroit des chan- gements de direction de la trajectoire du courant en ignition continuent à produire l'effet d'agglomération et de séparation de la chambre de combus- tion. Il est vraisemblable que les grandes vitesses du gaz dans la section sinueuse de la chambre de combustion qui sont de l'ordre indiqué ci-après sont essentielles pour provoquer une agglomération effective des fines par- ticules de cendres en fusion libérées pendant la combustion d'un combusti- ble solide pulvérisé à teneur en cendre, dans une mesure suffisante pour provoquer leur séparation du courant en ignition sous l'action répétée de la force d'inertie qui y est exercée par les renversements successifs de la direction du courant.
Ces renversements successifs de la direction du courant de com- bustible en ignition, d'air comburant et de produits de combustion sont ex- trêment efficaces pour mélanger mieux encore les particules de combustibles non brûlées et partiellement brûlées avec l'air comburant du courante par suite de l'état de turbulence ou de tourbillonnement existant dans les ré- gions où le mouvement de virage des gaz se produit. Le mélange intime répé- té du combustible non brûlé et de l'air pendant le passage du courant dans la section sinueuse de la chambre de combustion contribue à assurer des con- ditions de combustion extrêmement efficaces.
Le maintien d'une pellicule ou d'une couche de cendres en fu- sion sur les parois de délimitation de la section d'allumage 11 et du pas- sage sineux 28, et particulièrement sur les surfaces des parois qui se trou- vent à l'endroit ou à proximité des coudes du passage sinueux, contribue aus- si à assurer l'efficacité de la combustion du combustible dans la chambre de combustion, particulièrement lorsque les dimensions maxima des particules du combustible dépassent celles qui existent normalement dans le charbon gras pulvérisé, comme c'est le cas lorsqu'on brûle du charbon concassé ou calibré.
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Dans ce cas les grosses particules de combustible tendent à se séparer du courant dans la section d'allumage et dans les régions du passage où së pro- duit le mouvement de virage des gaz et à être reténues par la pellicule'de cendres fondues sur les parois du passage. L'action de frottement du courant à grande vitesse contenant de l'oxygène sur cette pellicule fait brûler ra- pidement sur place les particules de combustible retenues et les résidus de cendres se joignent à la cendre de la pellicule en fusion.
Les gaz de combustion qui pénètrent dans la chambre collectrice de cendres 13 de la chambre de combustion sont soumis à un renversement'final de la direction du courant pour arriver à la sortie des gaz de la chambre 13 en travers de laquelle s'étend l'écran à scories 32. Ce changement brusque ' de direction est l'occasion finale d'une séparation des particules de cendres en fusion dans la chambre de combustion. L'action séparatrice des cendres est très efficace et une très grande proportion sinon la presque totalité des constituants de cendres récupérables peuvent être tirés des gaz avant le départ de ceux-ci de la zone de combustion.
Toutes particules fines de cendres restant dans les gaz chauds qui quittent là chambre 13 sont refroi- dies à une température inférieure à la gamme des températures de fusion de la cendre lorsque les gaz passent à travers l'écran à scories 320
Dans la disposition décrite, la direction du courant de gaz à travers la chambre de combustion et celle du mouvement de la pellicule de cendres en fusion sur les surfaces de la paroi sont parallèles d'une façon générale, bien que des courants transversaux relatifs se produisent dans certaines parties de l'appareil.
La circulation en courants parallèles est celle préférée pour les parcours de gaz et de cendres, l'un par rapport à l'autre, mais la chambre de combustion peut être établie de manière que la circulation des courants l'un par rapport à l'autre se fait principalement suivant le principe des courants transversaux ou principalement suivant le principe des contre-courants, tout en conservant les caractéristiques dé- sirables de l'invention concernant la séparation et l'enlèvement des cendres et la combustion du combustible.
A titre d'exemple, mais sans s'y limiter, on citera le cas d'une chambre de combustion expérimentale construite en substance' comme il a été décrit qui a fonctionné à des allures de 3000 à 6000 livres (env. 1360 à 2720 kg. ) de charbon gras pulvérisé par heure. Les charbons gras et les char- bons à longues flammes employés avaient une teneur en cendres comprise entre 9,6 et 24 %, une teneur en matières volatiles s'échelonnant de 18 à 42 %, et des températures de fluidité des cendres dans les conditions oxydantes comprises entre 2490 F et 2700 F (env. 1360 et 14800C). Dans cette gamme de caractéristiques les températures de la chambre de combustion maintenues é- taient telles que la cendre en fusion était continuellement soutirée par le trou de coulée 34.
La vitesse de pointe à la tuyère du charbon pulvérisé entraîné par l'air était de 4000 à 6000 pieds (env. 1200 à 1800 m) par minu- te, tandis que la vitesse du courant en ignition passant dans le passage 28 était de l'ordre de 5000 à 8000 pieds (env. 1500 à 2400 m) par minutée Pour un degré de finesse du charbon pulvérisé correspondant à un passage de 70 à 80 % à travers un tamis de 200 mailles, de'94 à 99 % à travers un tamis de 100 mailles;, et de 99 % à travers un tamis de 50 mailles, et avec un excès d'air de l'ordre de 10 à 20 %, on a trouvé que la charge de poussières des gaz quittant la chambre de combustion était inférieure à 1 kg. par 1000 kg. de gaz des carneaux.
Suivant un autre exemple plus spécifique, du charbon Fairmont pulvérisé ayant une teneur en matières volatiles de 4199 % et une teneur en cendres de 9,6 % a été amené à la chambre de combustion à une allu- re de 5.980 livres (env. 2710 kg) par heure. Ce charbon présentait une tem- pérature de fluidité des cendres dans les conditions oxydantes-de 2590 F (env. 1420 C) et était pulvérisé à un degré de finesse correspondant au pas- sage de 70,4 % à travers un tamis de 200 mailles, 94,4 % à travers un tamis de 100 mailles et 99,8 % à travers un tamis de 50 mailles pour son admission dans la chambre de combustion.
Dans ces conditions, pour une température de l'air secondaire de 725 F et avec un pourcentage d'air total de 125 % mesuré à la sortie du réchauffeur d'air, on a constaté que la charge de poussières
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à la cheminée était de 68 kg. de poussières pour 1000 kg. de gaz de carneaux.
Bien que l'invention convienne particulièrement à la combustion de charbons gras pulvérisés et à la séparation des cendres en fusion, dans la zone de combustion, le procédé et la chambre de combustion décrits peuvent aussi être employés avantageusement pour d'autres combustibles. Des combusti- bles solides à teneur en cendres et à particules relativement grosses peuvent aussi être brûlés efficacement avec une séparation effective des cendres dans la chambre de combustion décrite, le combustible pouvant avoir été préparé par concassage ou par criblage. Toutefois ce combustible sous forme de gros- ses particules doit être fourni en calibrage choisi, en vue de déterminer ses propriétés de pulvérisation et sa teneur en matières volatiles.
Par exem- ple,un charbon gras à teneur élevée en matières volatiles qui a subi une préparation par concassage ou criblage à 1/4 de pouce (env. 6 mm) de calibre maximum et donnant approximativement un passant de 10 % à travers un tamis de 200 mailles, contient ordinairement une quantité suffisante de "fines" pour être utilisé dans la chambre de combustion.
Toutefois un charbon ' plus faible teneur en matières volatiles devra subir une préparation donnant un plus grand pourcentage de fines, comme par exemple un calibre maximum de l'ordre de 1/4 de pouce (env. 6 mm) avec un passant de 15 % à travers un ta- mis de 200 mailles. Lorsqu.'on utilise ces combustibles sous forme de parti- cules relativement grosses la pellicule de cendres en fusion sur les pa- rois de la zone de combustion est particulièrement efficace pour saisir les particules de combustible, de telle sorte que ces dernières seront mainte- nues en contact de frottement avec les gaz à teneur en oxygène ce qui a pour effet de consumer complètement la teneur en combustible des particules de charbon à l'intérieur de la chambre de combustion.
Un fondant, tel que le carbonate de chaux et/ou la soude caustique, peut être ajouté à tous les combustibles décrits pour augmenter la fluidité de la cendre et abaisser sa gamme de températures de fusion. Des effets similaires peuvent aussi ê- tre obtenus avec des combustibles contenant des cendres en faisant travail- ler la section d'allumage en atmosphère réductrice et en amenant le restant de l'air secondaire nécessaire par les tuyaux 49.L'effet consistant à mé- langer et remélanger le courant à grande vitesse dans le passage tortueux garni de réfractaire de la chambre de combustion est efficace pour la com- bustion de combustibles à faible teneur en matières volatiles et à faible teneur en cendres, tels que le coke de pétrole, qu'on trouvait jusqu'à pré- sent difficile à brûler en suspension sans l'aide d'un combustible auxiliai- re.
Les résultats décrits sont atteints avec une chute de pression relative- ment faible dans la chambre de combustion, notamment des chutes de pression de 2 à 8 pouces (env. 5 à 20 mm) de colonne d'eau pour une gamme de charges de 3000 à 6000 livres (env. 1360 à 2720 kg.) de charbon par heure, et par conséquent avec un ventilateur de tirage forcé 55 de capacité et consommation relativement réduites,
On peut employer des combustibles ayant une échelle de tempéra- tures de fusion des cendres plus étendue en changeant la forme de la section transversale du passage de manière à réduire le rapport du volume de la cham- bre de combustion à la périphérie de cette chambre.
REVENDICATIONS.
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APPLIANCES IMPROVEMENTS: DE-COMBUSTION.
This invention relates to an improved combustion apparatus and particularly to a method and apparatus for burning solid fuels in the form of particles containing ash and at least partially in suspension, under conditions ensuring a high efficiency of combustion and allowing separation. fuel ash and its removal from the combustion zone in the molten state.
When burning a fuel containing ash, in suspension, in the combustion chamber of a fluid heating installation comprising heating tubes heated by convection, for example, it is important, both from the point of view thermal efficiency than that of the efficiency of the installation, that the combustion of the fuel constituents is completed before the gaseous products of the combustion reach the heating tubes of the fluid heated by convection, with space - relatively tight. This is especially important when the average temperature of the combustion chamber exceeds the initial deformation temperature of the fuel ash.
Under these conditions, the ash particles suspended in the gaseous products of combustion tend to be in a viscous state when they reach these cooler heat transfer tubes, and to settle there. to such an extent that they reduce and even block the gas circulation passages between the tubes. The ash particles which solidify before reaching these heat transfer tubes or which solidify in the passages between the tubes settle on the following transmission tubes in a state * where they can be easily removed therefrom, or are entrained outside the fluid heating installation and vitiate the atmosphere if they are not collected by very expensive dust collecting equipment.
Due to increasing efforts to minimize pollution of the atmosphere, there has been a constant tendency to separate and recover as much of the recoverable ash content as possible,
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in the molten state in the combustion zone. For the combustion of pulverized fatty charcoal, for example, "wet bottom" or "slag run" hearths have been created, in which the fuel is burned in a state of suspension at hearth temperatures, in such a manner. so that the ash collected in the combustion zone can be removed in a fluid or molten state. Approximately 50% of the recoverable ash content of the fuel can be recovered within the combustion zone under these conditions.
However, the ash remaining in the gases leaving the combustion zone is still in sufficient quantities for the maintenance of the heat transmitting surfaces in a state suitable for efficient heat absorption to be a serious problem, as well as for cause a considerable degree of pollution of the atmosphere, unless they are collected externally by dust collecting equipment.
The present invention relates to a process for burning solid fuel with reduced particulate ash content, wherein a circulating mixture of fuel and oxygen-containing gas is produced, the mixture is ignited, and the fuel is burned. at a temperature such that the ash therein is liberated in fusion, this method being characterized in that the direction of the current flow is changed abruptly several times during the high speed circulation in one passage, at least until combustion of the fuel is substantially complete, and the molten ash is discharged by the stream to surfaces in its path.
A further subject of the invention is a process for burning solid fuel with reduced particulate ash content, in which a circulating mixture of fuel and oxygen-containing gas is produced, the mixture is ignited and the mixture is ignited. burns the fuel at a temperature such that the ash therein is released molten, this process being characterized by passing the current through a meandering passage and maintaining a viscous film of molten ash on the surface of this sinuous passage which gives the current abrupt changes of direction liable to promote the separation of the molten ash and the large fuel particles and their elimination from the current, these fuel particles being retained by the viscous film, which stops their movement along the passage,
and subjected to the friction of the gases containing oxygen which circulate in the passage.
A further subject of the invention is a combustion chamber intended to burn solid fuel with a reduced ash content in particles, with separation of the molten ash, characterized in that it comprises an ignition section provided with a supply of fuel to be burned at least partially in suspension and, starting from the ignition section, a passage whose walls are cooled by the circulation of fluid and which has several sharp bends, means being provided for discharging the slag deposited in fusion on the surfaces of the walls of the passage.
The invention also relates to a combustion chamber for burning solid fuel with reduced ash content in particles, with separation of the molten ash, characterized in that tubes for heating the fluid, bent in a sinuous or zig-zag shape, cooperate with a refractory material to form the opposing walls of a tortuous passage having successive changes of direction and a series of bottom surfaces inclined up and down, a means of introducing a ignited stream of gaseous suspended fuel at one end of the passage and a means of collecting ash at the lower end of that passage.
The invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings in which:.
Fig. 1 is an elevational view, partially in section, of a steam generator assembly comprising a combustion chamber constructed in accordance with the present invention;
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Fig. 2 is a horizontal section taken on line 2-2 of Fig. 1; Figure 3 is an elevational view of the burner nozzles seen from the interior of the combustion chamber taken along line 3-3 of FIG.
1, and
Fig. 4 is a cross section taken on line 4-4 of FIG. 1, Figs. 2, 3 and 4 being on a larger scale than FIG. 1.
As shown in Fig. 1, the combustion chamber is associated with a steam generator group 14 of known type. When applied to this kind of heat-consuming device, the combustion chamber is arranged symmetrically with respect to the width of the group and is advantageously delimited by walls which are formed by suitably spaced tubes connected to the circulatory system of the group. steam generator 14. The tubes are provided with tips in the known manner and covered with an initially plastic refractory material, such as plastic chromium ore, to form a refractory lining for the combustion chamber and support surfaces for the combustion chamber. the film of molten non-combustible material that settles there.
In the embodiment shown, the front and rear walls of the combustion chamber 10 are formed by rows of vertical tubes 15 and 16, lined with spikes and covered with refractory material, established so as to constitute the front sides. and rear, the ceiling and the bottom of an upper fuel ignition section 11, the current guiding walls of a sinuous or zig-zag passage in the intermediate part 12 of the combustion chamber, and the front and rear sides, the sky and the floor of a lower chamber 13 to collect the ashes and evacuate the heating gases.
The opposing side walls of the combustion chamber 10 are also formed by rows of upright tubes 18 and 20, spiked and covered with refractory material, which extend the full height of the combustion chamber between the pairs. upper manifolds 21 and lower manifolds 22 disposed on opposite sides of the combustion chamber.
The ignition section 11 is bounded by the upper portions of the rows of tubes 15 and 16 to form a space of rectangular horizontal cross-section and vertical cross-section. The sky 23 of section 11 is formed by the inclined upper parts of the tubes 15 of the front wall, the upper ends of which are connected to the anterior upper cylindrical body 24 of the steam generator group 14.
The rear tubes 16 descend from the cylindrical body 24 to a point some distance below the sky 23 where they slope up and down towards the tubes 15 of the front wall to form the bottom 25 of the al section. - lighting it. The bottom 25 terminates at a point spaced, in the transverse direction, from the tubes 15 of the front wall, to form an outlet opening 26, as shown in Fig. 2, of generally rectangular cross section. . Below the opening 26, the tubes 16 of the rear wall exhibit an irregular sinuosity in vertical planes.
Thus, the tubes are bent so as to extend rearwardly from top to bottom at an inclination of, for example, approximately 15 to the horizontal, to a point lying generally in the same alignment worm. - tical as the rear wall of the ignition section. The tubes 16 are then bent so as to extend first vertically from top to bottom, then under an inclination directed from top to bottom forward to a point situated generally in the same vertical alignment. than the rear edge of opening 26, and then under an up and down rearward slant substantially to repeat the described shape of the superjacent protrusion.
The tubes 16 are again bent to extend vertically up and down and then forward and up and down at the bottom of the intermediate portion 12 of the combustion chamber to a point at a certain point. distance of the tubes 15 from the front wall to form a lower outlet 27, of rectangular cross section greater than
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that of the outlet 26, opening into the lower ash collection chamber 13.
The parts of the tubes 15 of the front wall, in the intermediate section 12 of the combustion chamber are bent so to speak parallel to the tubes 16 of the rear wall, so that the tubes 15 and 16 constitute the walls. guiding a sinuous passage 28 of reduced, substantially uniform cross-section throughout the intermediate portion 12 of the combustion chamber. The passage 28 is formed by a series of rectilinear passage sections 28A, 28B, 28C and 28D connected end to end at an angle to each other, these sections being inclined to each other at an angle. 30, for example, to form a path exhibiting a series of abrupt changes in flow direction.
As a result of this arrangement, the tubes 16 constitute the upper parts or inclined heads of the sections 28A and 28C and the lower parts or bottoms of the sections 28B and 28D, while the tubes 15 form the lower parts or bottoms of the sections 28A and 28C and the tops or skies of sections 28B and 28D. The passage section is less than half the cross-sectional area of the ignition chamber, viewed from the front of the combustion chamber, and is preferably 20 to 40% of the cross-sectional area of the combustion chamber. ignition chamber or section.
In service, section 28A receives a substantially vertical stream of igniting fuel and suspended ash from outlet 26 of the ignition section and directs the flow backward into adjacent section 28B. Passing from Section 28A to Section 28B, the stream of igniting fuel and gaseous combustion products makes a small radius bend with an angular amplitude of approximately 150, substantially reversing the direction of the flow. This sudden reversal of the current is repeated in successively opposite directions when the current arrives at each of the consecutive passage sections 28C and 28D. At the end of section 28D the current is discharged from top to bottom through outlet 27 into chamber 13.
From the outlet 27 at the top of the ash collection chamber 13, the tubes of the front wall 15 extend from top to bottom and are connected to a horizontal manifold 30 which is connected to the lower cylindrical body 31 of the generator. steam 14 as will be described below. The front and side walls of the ash collection chamber 13 are formed by the vertical lower parts of the rows of tubes 15, 18 and 20.
The odd-numbered tubes of the rear tubular wall 16 are bent so as to come out of alignment with the other tubes to form two rows of bare tubes which are inclined up and down and back between the opening 27 and a point some distance above the bottom of chamber 13 and constitutes an inclined slag screen 32 through which the heating gas passes on leaving chamber 13. Below the lower end. above the slag screen 32, the lower parts of the tubes 16 form a vertical rear wall and the inclined bottom of the chamber 13, the lower ends of the tubes opening into the manifold 30.
The tubes of a tubular row 33 are tilted up and down from the cylindrical body 31 to converge in the row of tubes 16 at the lower end of the slag screen 32 and connect to the manifold 30. The bottom of the chamber 13 is provided near its lower end with a slag tap hole 34 which is obtained by bending the front parts of a number of bottom tubes. A tampon 35 is mounted on an arm 36 so that the taphole 34 can be closed or opened by lifting and lowering the tampon, respectively. The arm is actuated by means of a hydraulic piston 37 which may be adjusted by hand or arranged to move periodically in response to pulses transmitted by an appropriate timer (not shown).
The ash or molten slag flowing through the taphole falls into a reservoir 38 containing water and is discharged therefrom for use for appropriate purposes by a screw conveyor 40 tilted from bottom to top.
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In the illustrated embodiment of the invention, a particulate fuel containing ash, such as pulverized coal is supplied to the ignition section 11 through a entraining air stream or air. primary by a feed pipe 41, the raw coal coming from an upper bunker 42 being drawn through a downpipe 43 into a pulverizer apparatus 44 and the pulverized coal entraining air being discharged from the latter into the pipe 41.
The upper end of the duct pipe 41 is divided into a series of elongated horizontal nozzles 46 which are arranged at suitable distances from each other in a horizontal row to discharge the fuel carrying the air into the corresponding burner ports. formed in the front wall of the ignition section 11. The burner ports are formed by shifting part of the even-row tubes from the front wall 15 and stripping them of their tips and their refractory material, as in 'is shown in FIG.
3, to form a series of vertically elongated inter-tube burner ports 47 in the front wall of the ignition section. The inner ends of the nozzles 46 terminate in the central plane of the row of tubes 15 and in contact with the adjacent tubes.
The nozzles 46 and the lights 47 are so arranged that the streams of fuel and air discharged therefrom are first directed approximately horizontally towards the rear wall of the ignition section 11. A box external air 48 encloses the ports 47 and surrounds the nozzles 46, so that the super = -atmospheric pressurized air discharged from an external source into the box passes through the ports 47 both above and below the nozzles 46 so as to form the secondary combustion air for the fuel.
Under certain operating conditions, it may be desirable to divide the necessary amount of secondary air to the combustion chamber. For this purpose, at least 49 air line provided with a valve extends from the bottom of the chamber. air box 48 and is liable to discharge between adjacent tubes in section 28B of passage 9 as shown in FIG. 1.
Preheating of the secondary combustion air for combustion chamber 10 is desirable, although not essential.
As shown in Fig. 1, the secondary air supplied to the burner ports 47 is preheated to an elevated temperature in a recovery type air heater 50 mounted above the steam generator. In the device shown in FIG.
1 constituting a test installation, the high temperature combustion gases are withdrawn from the steam generator mount through a duct 51 before they enter the tabular bundles, and sent in a series of groups of tubes 52 inside the heater to be evacuated through the chimney 530 The air supplied from a forced draft blower 55 to the redauffeur50 by an air duct 54, passes over the tubes 52 of the air reheater and is discharged by the exhaust duct 56 in the air box 48. In the arrangement described, air temperatures of the order of 870 F have been reached and the heated air has been used for combustion in the described process.
A bypass with valve 57, established between the air supply part of the heater and the delivery pipe 56, makes it possible to proportion the quantities of cold air and hot air in order to regulate the temperature of the secondary air. - dair brought into the air box 48.
For the start-up, a priming device 17, for example an oil burner, is used to preheat the ignition section 11. Then, the pulverized coal is sent together with the air which carries it in the pipe. 41 and the nozzles 46 in the ignition section 11 where it is ignited by the flame of the starter device. When the charcoal flame has stabilized, the use of the starting device 17 is interrupted.
The primary air streams - pulverized coal entering the ignition section 11 mix rapidly with the superjacent and subjacent secondary fuel air streams and most of the fine coal particles burn off as they travel through the air. the U-shaped path
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that they follow inside the ignition section to the exit
26.
The ash residue from the burnt coal particles is liberated early on, practically molten, and a certain amount of globules of ash and other suspended solids are driven out of the stream of igniting fuel and gas. largely as a result of the reversal of the direction of this current in the ignition section due to the relative position of the burner nozzles 46 and the outlet 26.
Fuel and air are normally supplied in sufficient quantities to maintain the ignition section at a temperature exceeding the temperature of the fluid ash, so that the globules of molten ash coming into contact with the walls of the section. tend to adhere to them to form a viscous film of ash moving up and down along these walls.
The mass or the igniting current of the gaseous products of combustion, of the ignited combustible materials and of hot air, together with its suspended ash globules, passes through a sharp bend in their trajectory when leaving the section of ignition 11 to enter section 28A of the passage through outlet 26. The large change in direction of the current causes a new intimate mixing of the constituents of the igniting current, giving rise to agglomeration of the molten ash particles in the state of suspension and a new separation of the ashes under the action of inertia on the particles and adhesion to the walls of the passage.
The molten ash thus separated flows up and down along the side walls and bottom of section 28A of the passage and falls to the bottom of the underlying section or slides over the rounded spout at the end of the bottom then partially flowing along the sky of the underlying section before the effect of gravity causes it to fall. The rectilinear part of each passage section causes an acceleration of any solid or liquid particles in suspension in the igniting current, so that when the current turns in passing from one section of the passage to the underlying section, the moment of inertia of the particles tends to drive them outward and bring them into contact with the delimitation wall of the passage bend.
The successive bends at the location of the changes in direction of the path of the igniting current continue to produce the effect of agglomeration and separation of the combustion chamber. It is likely that the high gas velocities in the meandering section of the combustion chamber which are of the order given below are essential to bring about effective agglomeration of the fine particles of molten ash released during the combustion of gas. a pulverized solid fuel with ash content to such an extent as to cause their separation from the igniting stream by the repeated action of the inertial force exerted therein by successive reversals of the direction of the stream.
These successive reversals of the direction of the stream of ignited fuel, combustive air, and combustion products are extremely effective in further mixing unburned and partially burned fuel particles with the combustive air from the stream. as a result of the turbulence or vortex condition existing in the regions where the throttle movement occurs. The repeated intimate mixing of unburned fuel and air during the passage of current through the winding section of the combustion chamber helps to ensure extremely efficient combustion conditions.
The maintenance of a film or layer of molten ash on the boundary walls of the ignition section 11 and of the winding passage 28, and particularly on the surfaces of the walls which lie at the side. the location or near the bends of the winding passage, also helps to ensure the efficiency of the combustion of the fuel in the combustion chamber, particularly when the maximum particle sizes of the fuel exceed those which normally exist in fatty coal pulverized, as is the case when burning crushed or sized coal.
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In this case the coarse fuel particles tend to separate from the stream in the ignition section and in the areas of the passage where the turning motion of the gases occurs and to be retained by the film of molten ash on the burners. walls of the passage. The frictional action of the high velocity stream containing oxygen on this film causes the retained fuel particles to quickly burn in place and the ash residue joins with the ash of the molten film.
The combustion gases which enter the ash collection chamber 13 of the combustion chamber are subjected to a final reversal of the direction of the flow to arrive at the gas outlet of the chamber 13, through which the flow extends. slag screen 32. This sudden change in direction is the final occasion for the separation of the molten ash particles in the combustion chamber. The ash separating action is very efficient and a very large proportion if not almost all of the recoverable ash constituents can be removed from the gases before they leave the combustion zone.
Any fine ash particles remaining in the hot gases leaving chamber 13 are cooled to a temperature below the range of ash melting temperatures as the gases pass through the slag screen 320
In the arrangement described, the direction of the gas flow through the combustion chamber and that of the movement of the molten ash film over the wall surfaces are generally parallel, although relative cross currents occur. in some parts of the device.
Parallel stream circulation is preferred for gas and ash paths relative to each other, but the combustion chamber can be set up so that the streams flow relative to each other. the other is done mainly according to the principle of transverse currents or mainly according to the principle of counter-currents, while retaining the desirable characteristics of the invention concerning the separation and removal of ash and the combustion of fuel.
By way of example, but not limited to, one will cite the case of an experimental combustion chamber constructed in substance as described which operated at speeds of 3000 to 6000 pounds (approx. 1360 to 2720 kg.) of pulverized fatty coal per hour. The fatty coals and long-flame coals employed had an ash content of 9.6 to 24%, a volatile content ranging from 18 to 42%, and ash flow temperatures under the conditions. oxidants between 2490 F and 2700 F (approx. 1360 and 14800C). Within this range of characteristics the combustion chamber temperatures maintained were such that molten ash was continuously drawn off through the taphole 34.
The top nozzle velocity of the air driven pulverized coal was 4000 to 6000 feet (approx. 1200 to 1800 m) per minute, while the velocity of the igniting current passing through passage 28 was 1. 'order of 5000 to 8000 feet (approx. 1500 to 2400 m) per minute For a degree of fineness of the pulverized coal corresponding to a passage of 70 to 80% through a sieve of 200 mesh, from '94 to 99% through a 100 mesh sieve ;, and 99% through a 50 mesh sieve, and with an excess of air of the order of 10 to 20%, it was found that the dust load of the gases leaving the chamber of combustion was less than 1 kg. per 1000 kg. of gas from the flues.
In another more specific example, pulverized Fairmont coal having a volatile content of 4199% and an ash content of 9.6% was supplied to the combustion chamber at an ignition of 5,980 pounds (approx. 2710). kg) per hour. This carbon exhibited an ash flow temperature under oxidizing conditions of 2590 F (approx. 1420 C) and was pulverized at a degree of fineness corresponding to the passage of 70.4% through a 200 mesh screen. , 94.4% through a 100 mesh screen and 99.8% through a 50 mesh screen for its admission into the combustion chamber.
Under these conditions, for a secondary air temperature of 725 F and with a total air percentage of 125% measured at the outlet of the air heater, it was observed that the dust load
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at the chimney was 68 kg. of dust per 1000 kg. of flue gas.
Although the invention is particularly suitable for the combustion of pulverized fatty coals and for the separation of molten ash, in the combustion zone, the method and the combustion chamber described can also be employed advantageously for other fuels. Solid fuels with ash content and relatively coarse particles can also be burned efficiently with effective separation of the ash in the described combustion chamber, the fuel possibly having been prepared by crushing or by screening. However, this fuel in the form of coarse particles must be supplied in selected calibration, in order to determine its spray properties and its content of volatiles.
For example, a fatty charcoal with a high volatile content which has undergone preparation by crushing or screening to 1/4 inch (approx. 6 mm) of maximum size and giving approximately 10% passing through a sieve. of 200 mesh, usually contains a sufficient quantity of "fines" to be used in the combustion chamber.
However, a charcoal with a lower content of volatile matter will have to undergo a preparation giving a greater percentage of fines, such as for example a maximum size of the order of 1/4 inch (approx. 6 mm) with a passing of 15%. through a screen of 200 stitches. When these fuels are used in relatively large particle form the film of molten ash on the walls of the combustion zone is particularly effective in gripping the fuel particles, so that the latter will be retained. bare in frictional contact with the oxygen-containing gases which has the effect of completely consuming the fuel content of the carbon particles inside the combustion chamber.
A flux, such as carbonate of lime and / or caustic soda, can be added to any of the fuels described to increase the fluidity of the ash and lower its range of melting temperatures. Similar effects can also be obtained with fuels containing ash by operating the ignition section in a reducing atmosphere and supplying the remainder of the necessary secondary air through pipes 49. - changing and remixing the high speed stream in the tortuous refractory lined passage of the combustion chamber is effective for the combustion of low volatile and low ash fuels, such as petroleum coke, which had hitherto been found difficult to burn in suspension without the aid of an auxiliary fuel.
The results described are achieved with a relatively low pressure drop in the combustion chamber, including pressure drops of 2 to 8 inches (approx. 5 to 20 mm) water column for a load range of 3000. to 6000 lbs (approx. 1360 to 2720 kg.) of coal per hour, and therefore with a forced draft fan 55 of relatively reduced capacity and consumption,
Fuels having a wider ash melting temperature range can be employed by changing the shape of the cross section of the passage so as to reduce the volume ratio of the combustion chamber to the periphery of that chamber.
CLAIMS.
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