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FDYER A CHARBON PULVERISE.
L'invention est relative à un foyer à charbon pulvérisé convenant même à la combustion de qualités de poussières à faible teneur en matières volatiles pour des charges très variables et en particulier pour de faibles charges pour lesquelles en règle générale la conduite de foyers à charbon pulvérisé du genre décrit antérieurement n'est plus possible.
Elle consiste en ce qu'on prévoit au foyer des espaces d'entrée du charbon pulvérisé, qui servent de chambres d'allumage et qui, également, même pour les charges les plus faibles , donnent les températures élevées nécessaires à assurer l' allumage et la fusion des scories.- Mais avant tout, le démarrage d'une chau- dière de ce genre est à présent excessivement simple parce que le petit volume des chambres d'allumage conformément à l'invention et la faible sur- face de leurs parois permet un chauffage excessivement rapide et intense des chambres d'allumage par des moyens connus en soi, tels qu'un brûleur à gaz ou à huile, de-manière que, déjà au bout de peu de temps, la températu- re nécessaire à l'allumage du charbon pulvérisé est obtenue.
Dans beaucoup de cas, on n'aura même plus besoin de moyens particuliers, mais il suffira d'introduire de l'oxygène du commerce pour produire de soi-même l'allumage de la poussière de charbon, parce qu'une diffusion exagérée de l'oxygène à l'extérieur des petites chambres n'est pas possible et que la concentra- tion en oxygène dépasse de façon correspondante celle des foyers usuels.-
Suivant la présente invention, on dispose ces chambres d'allumage parallèles au foyer, de manière donc que la chaleur qu'elles contiennent ne passe pas uniquement de façon automatique presqu'entièrement dans le foyer par l'ouverture de communication entre les chambres d'allumage et le foyer,
mais qu'également les pertes de chaleur à travers les parois ne passent que par moitié aux parois extérieures alors que l'autre moitié passe dans des parois voisines du foyer et, bien que devant être considérée comme perte au point de vue des chambres d'allumage conformes à l'invention, est amenée dans le foyer pour être utilisée. Les pertes de chaleur totales dans un foyer conforme à l'invention ne sont par conséquent pas ou ne sont seulement
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que d'une manière insignifiante supérieures à celles d'un foyer tel qu'utili- sé jusqu'à présent.
L'avantage de la disposition de ces chambres consiste en ce que, à cause de leur faible volume comparativement à celui du foyer même pour de très petites charges, les températures d'allumage sont toujours assurées.
Ceci vaut, non seulement parce que le volume est plus faible et que par con- séquent le rayonnement de chaleur sur les parois des chambres d'allumage im- médiàtement voisines de la flamme d'une chambre d'allumage est très intense, mais aussi parce que les charges les plus faibles qui ne peuvent plus être assurées avec du combustible ordinaire dans les foyers utilisés jusqu'à pré- sent, parce qu'il ne se produit plus d'allumage, peuvent encore être mainte- nues à présent sans difficulté parce qu'il est possible sans plus, sur plu- sieurs chambres d'allumage disposées auprès d'un foyer, de n'en maintenir qu'une partie ou même une seule en marche.
De même, de cette manière, même pour les plus petites charges, un blocage du foyer est impossible parce que, dans une chambre d'allumage unique conforme à l'invention, la tempéra- ture de fusion des scories peut toujours être maintenue avec sécurité, et parce que,'pour une conception appropriée de la construction du foyer, l'é- coulement des scories est également assuré.
On peut utiliser le foyer à des buts quelconques, c'est-à-dire aus- si bien pour des chaudières à vapeur, en particulier des chaudières à rayon- nement, que pour des fours industriels de tous genres et pour des appareils analogues qui nécessitent un foyer. Particulièrement dans des chaudières à vapeur, on réalise ainsi l'avantage que par le maintien constant des tempé- ratures de fusion, n'importe quelles dispositions particulières, par exemple la réunion par groupes, de tuyères mobiles parmi lesquelles, pour de faibles charges, une partie est dirigée sur les tubes de chauffe et une autre sert au maintien de la température des scories sur la trémie de fusion, ne sont à présent plus nécessaires de sorte que bien plus,
les tuyères prévèes dans chaque chambre d'allumage peuvent être construites fixes et que tout appa- reil de réglage de leur mouvement disparaît. De cette manière, une installa- tion conforme à l'invention se simplifie notablement.
Il est à recommander de disposer les chambres d'allumage de maniè- re que le combustible soit injecté en sens inverse de la direction du courant principal du foyer parce que de cette manière une unique inversion du courant de gaz est seulement nécessaire et parce que, par cette inversion, les consti- tuants les plus gros des scories sont séparés.
Ceci se recommande par exem- ple particulièrement également dans le cas où on utilise le foyer en combinai- son avec une chaudière à rayonnement, dans laquelle le sens du courant prin- cipal dans le foyer est dirigé de bas en haut, car dans cette disposition, conformément à l'invention, le sens du courant de gaz dans les chambres d'al- lumage serait dirigé de haut en bas et par conséquent, vers les trémies de fusion qui peuvent ensuite être prévues séparées pour chaque chambre d'alluna- ge
De même, les chambres d'allumage de foyers à section rectangulai- re ou quadratique, telles qu'on les utilise en général, peuvent être disposées dans les coins et avoir ainsi une section en forme de triangle rectangle iso- cèle,
de sorte que l'encombrement extérieur d'un foyer n'augmente d'aucune façon et que d'autre part le foyer malgré la construction d'ensemble rectan- gulaire de la chaudière, se rapproche davantage sur sa face extérieure de la forme cylindrique idéale au point de vue de la technique de la chaleur.
Mais d'autre part, on peut également, pour autant qu'on préfère la forme de paroi droite par exemple à cause de la disposition des parois à tubes de refroidissement, construire les chambres d'allumage de telle maniè- re qu'elles n'avoisinent chaque fois qu'une paroi unique du foyer. Il résul- terait par exemple de cette manière une section rectangulaire allongée du foyer et chaque fois une chambre d'allumage attenant à l'extérieur de chaque paroi, de sorte que jusque quàtre chambres d'allumage pourraient'être prévues.
Mais on peut également construire seulement deux chambres d'allumage opposées l'une à l'autre ou bien encore un nombre impair de chambres d'allumage, c'est- à-dire donc une ou trois. Dans cette construction, les chambres d'allumage
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s'étendent en général sur la largeur complète des parois du foyer. Mais il est encore possible, de ne prévoir les chambres d'allumage que sur une partie de la largeur du foyer, au cas où la charge minimum est particulière- ment faible. Mais on peut également atteindre le même but dans une gamme de puissances plus étendues en subdivisant chaque chambre d'allumage dont la section a la forme d'un rectangle allongé en plusieurs chambres ou cellu- les d'allumage individu-elles.
Au point de vue de la construction, on peut facilement monter les chambres d'allumage conformes à l'invention en prévoyant en plus des parois tubulaires d'évaporation déjà prévues au foyer d'origine, des parois tubulaires d'évaporation supplémentaires, mais devant encore être comprises dans la périphérie de la chaudière. D'autre part, on peut munir précisé- ment les parois tubulaires de refroidissement, qui forment les chambres d'al- lumage, d'une circulation'forcée de l'agent refroidisseur, c'est-à-dire en général l'eau qu'on refoule par conséquent au moyen de pompes à travers les tubes des parois de refroidissement.
En outre, il est à recommander de re- vêtir ces parois tubulaires, suivant les besoins, en tout ou en partie, de fagon connue en soi, de masses de réflexion de la chaleur ' d'une part pour protéger les tubes, d'autre part pour réduire l'absorption de chaleur par les tubes et pouvoir mieux maintenir les températures d'allumage et de fusion des scories, mais finalement, comme le montre l'expérience, pour ré- gler la combustion à l'intérieur de ces chambres par la hauteur de la tempé- rature et opérer de cette façon en atmosphère oxydante ou réductrice, par- ce qu'il est démontré que le genre d'atmosphère exerce une influence, sur la température de fusion des scories.
Alors qu'il a été dit précédemment et qu'il est évident en soi que chaque chambre d'allumage possède une trémie de fusion qui lui est pro- pre, suivant une autre réalisation de l'invention, on ne prévoit qu'une seule trémie commune à toutes les chambres d'allumage et au foyer, c'est- à-dire au foyer dans son ensemble, d ont les tubes peuvent à nouveau être revêtus de façon connue en soi d'une masse réfléchissant la chaleur, de sorte que par conséquent cette trémie fonctionne avec sécurité comme tré- mie de fusion et qu'on puisse enlever les scories à l'état liquide.
Pour alors calmer le courant dans la trémie et permettre ainsi une bonne liquéfaction des scories, il est recommandée en outre, de prévoir entre la sortie des flammes des chambres d'allumage, et la trémie, des sur- faces de guidage, disposées parallèlement aux parois de la trémie et de fai- re dévier le courant de flamme vers le milieu de la trémie. Cette dévia- tion doit naturellement être prévue simultanément de manière que les flammes ne glissent plus le long des parois mêmes de la trémie, mais qu'elles s'in- curvent vers le haut notablement au-dessus de son point le plus bas de ma- nière qu'il se produise au point de vue de la technique des courants, un espace mort dans la partie inférieure de la trémie.
Le courant de flammes sert donc, dans une certaine mesure, de barrage entre l'espace de la trémie et le foyer proprement dit de sorte que, même pour de basses températures dans le foyer, les températures de fusion élevées nécessaires dans l'espa- ce de la trémie, se maintiennent dans toutes circonstances. Le dispositif a donc le double but, d'une part, par la déviation subite des courants de flammes, de favoriser la séparation mécanique,d'autre, part, d'exercer un effet de barrage thermique entre l'espace de la trémie et le foyer.
En outre, la scorie peut s'égoutter le long des parois des surfaces de guidage et parvenir aussitôt au voisinage de la sortie des scories.
L'effet de séparation des surfaces de guidage peut encore être favorisé si on dispose en dessous d'elles des tuyères pour l'air addition- nel. Celles-ci renforcent donc encore davantage, d'une part la déviation subite, et augmentent d'autre part l'espace de la trémie, déplacent en troisième lieu la chute des gouttes de scories davantage vers la sortie de la trémie et permettent, en plus de ce qui a été dit, une combustion plus active.
Si on ne retire pas les scories à l'état liquide, mais qu'on les
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granule de façon connue en soi, il se recommande de maintenir sans revête- ment les tubes de la trémie commune de façon connue correspondante. Le foyer correspondant à l'invention offre également cette possibilité sans plus.
L'addition d'air secondaire peut être prévue non seulement en dessous des parois de guidage de chaque chambre d'allumage, mais indépendam- ment d'elles ou exclusivement également dans les chambres d'allumage elles- mêmes. Si cela s'effectue de manière que les tuyères d'air secondaire soient disposées en plusieurs rangées superposées, et qu'à l'intérieur des rangées, elles soient dirigées l'une vers l'autre, on peut provoquer de cet- te façon un mélange intime entre les flammes et l'air secondaire, de sorte que, suivant le degré de combustion, de l'air secondaire frais pénètre dans le .courant de flammes à intervalles successifs dans le temps et dans l'espace.
On peut en même temps utiliser cette disposition pour provoquer une vibration dans le courant de flammes, qui sert de façon connue en soi à détruire l'enveloppe de Co qui se forme autour de chaque petit grain de pous- sière lors de la combustion et à effectuer la combustion vibrante à une vi- tesse de combustion élevée connue. La réalisation de la combustion vibran- te est évidemment notablement plus simple, plus sûre et plus économique à atteindre dans les petites chambres d'allumage conformes à l'invention que dans un grand foyer.
Le passage le plus favorable au point de vue de la technique des courants de la vitesse élevée de sortie du mélange d'air et de poussières de charbon des tuyères des brûleurs dans les chambres d'allumage peut s'ob- tenir par des élargissements des chambres du genre de diffuseurs connus en soi.
Ces élargissements peuvent également être conçus dans chaque cham- bre par recoupements de manière que la section des chambres dans le sens du -courant ait plusieurs fois la forme de tuyères et s'élargisse à la manière d'un diffuseur. On peut également réaliser de cette façon la combustion vibrante déjà mentionnée. En outre, on peut disposer également des tuyères spéciales de façon connue pour l'injection de cendres de filtres de retour, qui alors encore doivent être disposées dans un foyer conforme à l'invention en direction de la zone de combustion la plus chaude.
On représente en annexe un exemple de construction de l'invention dans lequel le foyer est appliqué à une chaudière à vapeur à rayonnement.
La figure 1 représente une chaudière munie d'un foyer conforme à l'invention, en coupe suivant la ligne I-I des figures 2 - 4.
Les figures 2, 3 et 4 représentent. des coupes correspondantes à travers le foyer et les chambres d'allumage de la chaudière suivant la fi- gure 1.
La figure 5 représente une coupe longitudinale à travers le foyer et les chambres d'allumage d'une chaudière suivant une autre réalisation et la figure 6 représente schématiquement une chambre d'allumage à combustion vibrante.
Le foyer 10 suivant la figure I, dont les parois sont revêtues tout autour de tubes d'évaporation 11 qui débouchent à leurs extrémités in- férieures dans les chambres 12 et à leurs extrémités supérieures dans les tambours 13, forme principalement la partie rayonnante de la chaudière.
Dans les quatre coins de ce foyer se trouvent des chambres d'allumage 14 (figures 1 et 2) formées par les tubes d'évaporation des parois du foyer, et dont les parois intérieures sont revêtues d'une masse réfractaire 15 ré- fléchissant la chaleur. A la partie supérieure de ces chambres d'allumage débouchent les brûleurs 16 qui insufflent vers le bas le mélange d'air et de poussières de charbon devant être brûlé. On introduit l'air nécessaire à la combustion également en l'injectant de haut en bas par la conduite 17.
L'allumage initial du mélange d'air et de poussières de charbon s'effectue soit au moyen d'une flamme à gaz ou à l'huile ou en introduisant de l'oxygè-
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ne de pureté industrielle. A cause du revêtement réfléchissant la chaleur des chambres d'allumage, il s'établit dans celles-ci une température de com- bustion élevée de sorte que les particules individuelles de poussières de charbon brûlent rapidement et complètement et que les scories restantes sont projetées rutilantes sur les surfaces de chocs 18 et parviennent de là par les points d'égouttage 19 dans la trémie 20 du foyer d'où on les retire, sui- vant le mode de marche prévu pour la chaudière, soit comme on le montre dans l'exemple, à l'état granulé soit encore à l'état liquide, Pour réaliser la combustion complète des gaz de foyers dégagés,,
on introduit en partie dans les chambres d'allumage et en partie à l'endroit d'inversion des gaz du foyer, de l'air supplémentaire par des tuyères d'injection 21. Si l'installation fonctionne comme chaudière de granulation, il est également avantageux d'in- troduire une nouvelle fois de l'air en dessous des arêtes d'égouttage par des tuyères d'injection 22, et cet air exerce une action intense de granula- tion sur les scories qui s'égouttent et sur les petites gouttes de scories qui continuent à couler derrière elles. Les surfaces de choc ainsi que les arêtes d'égouttage sont 'constituées de préférence par les tubes d'évapora- tion des parois du foyer, revêtus de leur côté d'une masse réfractaire.
L'exemple représenté sur les figures 1 et 2 représente la dispo- sition la plus favorable des chambres d'allumage, et cela.dans les coins du foyer. Dans cette disposition apparaissent également les'avantages supplé- mentaires d'un montage uniforme et d'une circulation d'eau uniforme qui en résulte dans les tubes d'évaporation du foyer. Mais on peut également dis- poser les chambres d'allumage conformément aux figures 3 et 4 en munissant de chambres d'allumage la largeur totale de toutes les quatre.parois du foyer ou de deux parois du foyer opposées; l'effet au point de vue de la technique des foyers reste le même.
Seulement, les rapports de rayonnement des gaz de combustion sur les parois tubulaires d'évaporation du foyer ne sont pas aus- si favorables que dans les exemples suivant les figures 1 et 2 parce que les coins sont plus éloignés du centre des flammes.
La figure 5 représente une disposition dans laquelle les chambres d'allumage 23.sont élargies en forme de diffuseurs vers le bas. Dans les chambres d'allumage revêtues de tubes de refroidissement 24, on injecte de l'air secondaire par des tuyères 25, en disposant ces tuyères en différents groupes superposés, mais à la même hauteur dans chaque groupe et dirigées de tous les côtés vers le centre des chambres d'allumage,.
Suivant la figure 6, la chambre d'allumage 26 a des parois qui s'élargissent tout d'abord en forme de diffuseur à la partie supérieure 27 puis qui se rétrécissent en forme de tuyères en 28, présentent un étrangle- ment prononcé en 29 et de nouveau un élargissement en forme de diffuseur en 30. En dessous de l'extrémité inférieure 31, on prévoit conformément à l'invention, une paroi de guidage 32 qui fait dévier le courant de flammes vers le milieu du foyer.
REVENDICATIONS
1/ Foyer à charbon pulvérisé caractérisé par des chambres d'allu- mage disposées auprès du foyer et parallèlement à lui.