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PERFECTIONNEMENTS AUX TUYERES.
Cette invention concerne des tuyères propres à mélanger du combus- tible pulvérisé à de l'air comburant et à introduire le mélange dans un foyer dégageant des fumées.
Pour la récupération des métaux tels que le zinc et le plomb du laitier des fours à soufflerie, le laitier en fusion est déchargé dans un foyer fumant, chauffé à la température de vaporisation du zinc et soumis à des conditions de réduction de telle manière que le zinc métallique est vaporisé et s'échappe de la surface supérieure du laitier en fusion. Le mé- tal est oxydé à la partie supérieure du four pour s'échapper de ce dernier d'où il est entraîné par les gaz de combustion. Subséquemment, les oxydes mé- talliques sont séparés des gaz et recueillis pour leur utilisation.
Le fonctionnement du four fumant est de nature cyclique, le dé- chargement du laitier en:fusion dans le four étant suivi par la phase de chauf- fage et ensuite par la phase de réduction du cycle. Après avoir effectué la coulée du laitier en fusion pour vider le four, on fournit à celui-ci une nouvelle charge de laitier fondu en provenance du four à soufflerie pour amor- cer le cycle suivant des opérations du four.
Le charbon pulvérisé et l'air comburant sont amenés sous la sur- face du laitier en fusion dans le four par des rangées de tuyères. Pendant la phase chauffage du cycle de fonctionnement du four le rapport des quanti- tés de charbon et d'air fournies par les tuyères se rapproche des conditions d'une combustion théoriquement complète, tandis que pendant la phase réduc- tion du cycle de fonctionnement du four, le rapport de l'air au charbon est considérablement réduit pour la vaporisation du zinc et du plomb dans le lai- tier en fusion.
La réaction produite pendant la phase de réduction ou de fu-
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mée du cycle de fonctionnement du four peut être exprimée par les équations ci-après : 2C + O2 # 2 G 0 CO + ZnO # Zn + CO2 2 Zn+ 02 # 2 Zn 0
Les deux premières réactions se produisent dans le bain de lai- tier en fusion, avec le carbone provenant du charbon qui se combine avec la faible quantité d'oxygène existante pour former de l'oxyde de carbone qui se combine avec l'oxygène de l'oxyde de zinc pour donner naissance à du zinc mé- tallique et à de l'anhydride carbonique. Le zinc métallique quitte le laitier en fusion à l'état de vapeur ou de fumée et est rébxydé au-dessus du bain de laitier en fusion pour former de l'oxyde de zinc à l'état de composé pratique- ment pur.
Les teneurs en métal du laitier étant généralement uniformes, 1' admission de charbon dans le four avec les quantités correspondantes appropriées d'air,peut être maintenue à des degrés sélectionnés pour les cycles répétés du fonctionnement du four. Toutefois, l'arrivée de charbon au four sera.ha- bituellement plus élevée pendant la phase de réduction que pendant la phase de chauffage de chaque cycle, pour atteindre le maximum d'élimination du mé- tal pendant une courte période de temps. Les variations du degré d'admission de charbon et de l'arrivée d'air aux tuyères ont donné lieu à des difficul- tés de fonctionnement des fours fumants.
Ces difficultés se présentent sous la forme de sérieux "retours de courants" de charbon et d'air par les tuyères, lorsque celles-ci sont mises en communication avec l'atmosphère pour l'enlè- vement du laitier figé à leurs extrémités de décharge. Cette situation est particulièrement nuisible lorsque le charbon pulvérisé est fourni par des pul- vériseurs séparés ou à chargement direct, comme cela se fait dans les installa- tions modernes. Dans un pulvériseur à chargement direct, un changement du de- gré d'admission de charbon pulvérisé n'exige pas nécessairement un changement égal du courant d'air primaire amené par le pulvériseur.
En réalité, la va- riation du débit d'air du pulvériseur ne sera qu'une fraction de la varia- tion du débit du charbon venant du pulvriseur, car la constance du débit d' air à travers ce dernier est avantageusement maintenue dans des limites rai- sonnablement restreintes pour le réglage de la finesse du charbon et par con- séquent l'obtention d'un rendement élevé de la combustion, même si la varia- tion du débit de charbon est de l'ordre de 2 à 1.
Un but de l'invention est d'assurer la continuation de l'arrivée du charbon et de l'air dans le four lorsqu'on ouvre une tuyère pour introdui- re une barre ou un ringard en vue de l'enlèvement de la scorie solidifiée de l'extrémité de la tuyère du côté four.
La présente invention concerne une tuyère destinée à mélanger 1' air primaire chargé de combustible pulvérisé et l'air secondaire comburant et à refouler le mélange pour la combustion dans une zone à pression super- atmosphérique, où une partie du corps de la tuyère pourvue d'une première cham- bre pour l'entrée de l'air secondaire et d'une seconde chambre pour l'entrée de l'air primaire chargé de combustible pulvérisé, est munie d'un ajutage d' éjection reliant les chambres et susceptible d'exercer, par l'intermédiaire du courant d'air secondaire passant de la première chambre dans la seconde, une action éjectrice à l'entrée d'air primaire et de combustible'dans la se- conde chambre, tandis qu'une lumière normalement fermée par des dispositifs obturateurs,
est destinée à permettre le passage d'un ringard introduit de l'extérieur du corps au moyen de la lumière de l'ajutage éjecteur et de l'ex- trémité de décharge d'air et de combustible de la tuyère, et est susceptible d'être fermée ou pratiquement fermée par le ringard lorsque celui-ci y est introduit.
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L'invention concerne aussi une tuyère destinée à mélanger l'air primaire chargé de combustible pulvérisé à l'air comburant secondaire et à décharger le mélange pour assurer la combustion dans une zone à pression super- atmosphérique, et caractérisée en ce qu'une partie du corps de la tuyère, pour- vue d'une première chambre pour l'entrée de l'air secondaire et d'une seconde chambre pour l'entrée de l'air primaire chargé de combustible pulvérisé, est.
munie d'un ajutage éjecteur reliant les chambres et destinée à exercer, par l'intermédiaire du courant d'air secondaire passant de la première chambre dans la seconde, une action éjectrice à l'entrée d'air primaire et de combus- tible dans la seconde chambre,tandis qu'une lumière, sous forme d'un conduit de notable longueur et normalement fermée par un dispositif obturateur, est destinée à permettre le passage d'un ringard introduit de l'extérieur du corps de tuyère par la lumière ménagée dans l'ajutage éjecteur et l'extrémité de décharge d'air et de combustible de la tuyère, l'ajutage et la lumière pré- sentant des alésages ayant les mêmes ou à peu près les mêmes formes en coupe transversale et les mêmes dimensions.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec réfé- rence aux dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en élévation, partiellement en coupe, de la partie inférieure d'un four fumant pourvu de tuyères suivant l'invention;
Fig. 2 est une vue de l'une des tuyères, en coupe verticale sui- vant la ligne II-II de la Fig. 3, et
Fig. 3 est une vue en plan de la tuyère représentée sur la Fig. 1.
Sur la Fig. 1, le four fumant pour laitiers 10 est délimité par des parois 11 à chemises d'eau et des rangées de tuyères 12 sont placées res- pectivement dans les parois opposées, à la partie inférieure du four à proxi- mité de la sole 13. Les tuyères sont disposées horizontalement et dépassent des manchons individuels 14 refroidis par une circulation d'eau et introduits dans des lumières correspondantes 15 ménagées dans les parois à chemises d' eau 11 du four. Des tuyaux d'entrée et de sortie séparés 16 et 17 pour le cou- rant d'eau de refroidissement sont aménagés sur chacun des manchons 14.
Dan la forme de construction décrite du four les tuyères refoulent le charbon pul- vérisé et l'air comburant dans un bain de laitier en fusion dont la surface supérieure 18 est située à une niveau d'environ 30 pouces ou 75 cm. au-des- sus de l'emplacement des tuyères, ce qui nécessite l'introduction du charbon pulvérisé et de l'air dans le four à une pression superatmosphérique.
Le charbon pulvérisé est entraîné par l'air dans un courant d'air primaire et est amené à chacune des tuyères par un conduit 20 allant d'un col- lecteur 21 à un raccord d'entrée du charbon 22 dans la tuyère. Chaque rangée de tuyères est pourvue d'un collecteur séparé 21 qui reçoit à son tour un mé- lange de charbon pulvérisé et d'air d'un groupe pulvériséur (non représenté) dans lequel le charbon est préparé à peu près dans les conditions voulues pour le four, suivant les besoins en combustible de l'opération de dégagement des fumées. L'air secondaire est amené aux tuyères 12 de chaque rangée par les conduits 23 reliant un collecteur d'admission d'air 24 aux raccords d'entrée d'air 25 dans les tuyères.
D'une façon habituelle, l'installation à fours de fumées pour lai- tiers, qui est alimentée en charbon pulvérisé par un système à groupes sépa- rés ou à chargement direct, comporte une source commune d'air à haute pres- sion à la fois pour fournir l'air comburant primaire et secondaire. Toutefois, la pression de l'air primaire et du charbon pulvérisé fourni à un collecteur 21 est quelque peu inférieure à celle de l'air secondaire fourni au collecteur 24, par suite des chutes de pression de l'air primaire pendant son passage à travers le pulvériseur et la canalisation de raccordement.
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Le mélange de charbon pulvérisé et d'air et l'air comburant se- condaire fourni à chacune des tuyères y sont mélangés et refoulés par un.aju- tage de tuyère allongé dans le four 10. La construction de la tuyère est ce- présentée en détail sur les Figs. 2 et 3 des dessins.
Comme c'est représen- té, la tuyère est faite de deux parties, une partie formant corps 26 et.une partie constituée par un ajutage allongé de refoulement.2'7, les pièces étant boulonnées entre elles par des boulons 28 s'étendant sur les côtés opposés, des tuyères entre les oreilles 30 du corps 26 et une bride plate 31 soudée à la tuyère 27. L'extrémité 32 de celle-ci s'engage dans le corps 26 et la face du rebord ou de la bride 31 est maintenue avec pression sur la face d' extrémité annulaire adjacente du corps 26 de manière à assurer un contact é- tanche.
Le raccord d'entrée de charbon pulvérisé et d'air primaire 22 est formé dans un bossage du corps de la tuyère. Le bossage est taraudé pour s' assembler à l'extrémité filetée correspondante du conduit 20 et l'axe du raccord 22 et de l'extrémité adjacente du conduit se trouve dans un plan ver- tical commun à l'axe central du corps de la tuyère et de l'ajutage. L'axe du raccord est incliné sur la verticale de 20 degrés approximativement et la décharge se fait dans une chambre 33 formée dans le corps de la tuyère et s' ouvrant dans l'entrée 32 de l'ajutage 27. Le raccord d'entrée 25 de l'air secondaire est également formé dans un bossage du corps de la tuyère et est taraudé pour s'assembler à l'extrémité filetée du conduit 23.
Dans la forme de construction représentée, les raccords 22 et 25 sont parallèles et sont espacés longitudinalement le long du corps de la tuyère, l'axe des deux rac- cords d'entrée se trouvant dans un plan vertical commun à l'axe de l'ajutage 27 et du corps 26. L'air secondaire entrant par le conduit 23 passe dans la chambre 34 et est refoulé par un ajutage à air secondaire 35 dans la chambre 33.
L'ajutage à air secondaire 35 est introduit dans une ouverture entre les chambres 34 et 33 et il est pourvu d'un épaulement 36 s'appliquant sur un rebord usiné 37 formé dans la paroi de l'ouverture qui relie les cham- bres entre elles. Une vis de serrage 38, qui dépasse la paroi de la tuyère pénètre dans une gorge 39 ménagée dans la surface extérieure de l'ajutage de telle sorte que ce dernier peut être bloqué dans une position prédéterminée.
L'alésage de l'ajutage à air secondaire 35 a un diamètre plus petit que celui du conduit d'entrée d'air secondaire 23, de telle sorte que l'air est refoulé par l'ajutage 35 dans la chambre 33 à-une vitesse relativement élevée. Le bec de refoulement de l'ajutage d'air secondaire 35 fait saillie à l'inté- rieur de la chambre 33 et le courant d'air secondaire déchargé par l'ajutage exerce une action éjectrice au raccord d'entrée à la chambre. Un courant an- nulaire de charbon pulvérisé en suspension dans l'air s'écoule dans l'ajutage de refoulement 27 où les courants séparés sont intimement mélangés avant d' être refoulés dans le four.
Comme le laitier figé ou solidifié a tendance à se former sur l'extrémité côté four de l'ajutage de la tuyère, par suite de la température relativement basse du métal de la tuyère résultant de l'effet refroidissant de la chemise d'eau, des dispositions sont prises pour permettre l'introduc- tion d'une barre dans la tuyère en vue de l'enlèvement périodique du laitier solidifié. Le dispositif employé comprend une chambre 40 formée dans l'ex- trémité extérieure du corps 26 de la tuyère et présentant une ouverture de communication 41 avec la chambre 34. L'ouverture 41 est concentrique à l'axe des parties 26 et 27 de la tuyère et est d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur de l'ajutage 35.
La chambre 40 est pourvue d'une pla- que de recouvrement 42 boulonnée à l'extrémité en forme de bride 43 du corps de tuyère 26. Lorsque la plaque 42 est enlevée, on peut remplacer l'ajutage 35 par l'ouverture 41.
La plaque 42 est pourvue d'une lumière centrale 44, d'un obtu- rateur à clapet articulé 45-du côté intérieur de la plaque, susceptible de s'appliquer sur un siège de soupape entourant la lumière, et d'un tube 46 s'
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étendant à l'extérieur de la plaque 42. Le tube 46 et la lumière 44 sont co- axiaux avec l'alésage de l'ajutage 35 et présentent généralement les mêmes dimensions internes. Ainsi, on peut introduire une barre par le tube 46 et la lumière 44 et par l'alésage de l'ajutage pour "ringarder" la scorie solidi- fiée à l'extrémité de refoulement de la tuyère.
Le clapet articulé 45 est pourvu d'un bouton hémisphérique 47 sur sa surface extérieure pour venir en contact avec la barre lorsqu'on introduit celle-ci dans le tube 46 et la lumière 44. Lorsqu'on enlève la barre de la tuyère le clapet 45 revient dans la position de fermeture représentée sur la Fig. 2 par son propre poids, pour obturer hermétiquement la lumière 44 et empêcher l'échappement de l'air et/ou du charbon pulvérisé de la tuyère, . par suite de la haute pression du four.
L'ajutage 27 de la tuyère est fait de deux pièces de telle sorte que l'extrémité de décharge ou le bec 48 peut être remplacé en cas de néces- sité sans devoir remplacer la pièce 50. Toutefois, l'ajutage 27 peut être fait d'une seule pièce, si on le désire. Comme c'est représenté, l'extrémité 32 de l'ajutage de refoulement est pourvue d'une ouverture convergente qui se raccorde graduellement à la surface interne de la chambre 33. La disposition représentée ménage un espace approprié pour assurer le mélange intime du charbon pulvérisé avec l'air avant son refoulement à l'intérieur du four.
A titre d'exemple, mais sans idée restrictive, un four du type décrit est pourvu de deux rangées de sept tuyères. Chaque tuyère est suscep- tible de recevoir le charbon et l'air par des raccords d'entrée d'un diamè- tre interne de 2,5 pouces. L'ajutage secondaire 35, à son extrémité de re- foulement, la lumière 44 et la partie adjacente du tube 46 présentent un dia- mètre interne de 1 1/16 pouce, tandis que les diamètres internes de l'extré- mité de refoulement 48 et de la pièce 50 sont de 1,75 et 2,375 pouces respec- tivement.
Pour les dimensions indiquées, le ringard (non représenté) a un diamètre de 1 pouce. Le jeu étroit entre la tige du ringard et le manchon 46, la lumière 44 et l'ajutage à air secondaire 35, évite toute fuite im- portante à la tuyère pendant l'enlèvement du laitier au bec de la tuyère.
Pendant la phase de chauffage du cycle de fonctionnement du four à fumées l'allure du refoulement de charbon pulvérisé est approximativement de 5. 260 livres par heure, le débit d'air primaire de 8. 620 livres par heure et le débit d'air secondaire approximativement de 30. 000 livres par heure.
Pendant la phase de réduction ou de production des fumées du cycle de fonc- tionnement du four, le débit de charbon est augmenté jusqu'à 7. 635 livres par heure,approximativement et le débit d'air primaire jusqu'à 10. 300 livres par heure, tandis que le débit d'air secondaire est réduit à 18.700 livres par heure approximativement.
La variation du rapport en poids de l'air primaire au charbon de 1,65 à 1,35 approximativement, se trouve dans les limites du débit d'air des pulvériseurs séparés alimentant les tuyères en air primaire et charbon pulvé- risé, de telle sorte que la finesse du charbon préparé est maintenue prati- quement constante, ce qui permet d'éviter une variation de finesse qui pour- rait altérer le rendement de la combustion.
La réduction d'approximativement 50% du débit d'air secondaire pendant la phase de réduction du cycle de fonctionnement du four n'altère pas d'une manière préjudiciable le fonctionnement des tuyères et permet l'emploi du ringard d'enlèvement du laitier solidifié sans "retour de courant" du com- bustible débité par les tuyères, jusqu'ici lorsque les tuyères étaient em- ployées dans les mêmes conditions, elles permettaient l'échappement de char- bon pulvérisé et d'air à l'extérieur par une ouverture de ringardage, lorsque les tuyères étaient nettoyées pendant la phase de réduction du cycle de fonc-
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tionnement du four,ce qui nuisait sérieusement à la rapidité et l'efficaci- té de la manoeuvre.
REVENDICATIONS.
1. Tuyère pour mélanger de l'air primaire chargé de combustible pulvérisé et de l'air comburant secondaire et refouler le mélange pour la' combustion dans une zone à pression superatmosphérique, caractérisée en ce qu'une partie constituant le corps, pourvue d'une première chambre pour l'en- trée de l'air secondaire et d'une seconde chambre pour l'entrée de l'air pri- maire chargé de combustible pulvérisé, est munie d'un ajutage éjecteur reli- ant les chambres entre elles et susceptible d'exercer par l'intermédiaire du courant d'air secondaire allant de la première chambre à la seconde une ac- tion d'éjection, à l'entrée de l'air primaire et du combustible pulvérisé dans la seconde chambre,
tandis qu'une lumière normalement fermée par un dis- positif obturateur est destinée à permettre le passage d'un ringard introduit de l'extérieur du corps par la lumière de l'ajutage éjecteur et l'extrémité de décharge de l'air et du combustible de la tuyère et est susceptible d'être fermée ou pratiquement fermée par le ringard ,lorsque celui-ci y est intro- duit.
2. Tuyère pour mélanger de l'air primaire chargé de combustible pulvérisé et de l'air comburant secondaire et refouler le mélange pour la com- bustion dans une zone à pression superabmosphérique, caractérisée en ce qu'u- ne partie constituant le corps, pourvue d'une première chambre pour l'entrée de l'air secondaire et d'une seconde chambre pour l'entrée de l'air primaire chargé de combustible pulvérisé, est munie d'un ajutage éjecteur reliant les chambres entre elles et susceptible d'exercer par l'intermédiaire du courant d'air secondaire allant de la première chambre à la seconde une action éjec- trice à l'entrée de l'air primaire et du combustible dans la seconde chambre,
tandis qu'une lumière sous forme d'un conduit de notable longueur et norma- lement fermé par un dispositif obturateur est destinée à permettre le pas- sage d'un ringard introduit de l'extérieur du corps par la lumière de l'aju- tage éjecteur et l'extrémité de refoulement d'air et de combustible de la tuy- ère, l'ajutage et la lumière présentant des alésages ayant les mêmes ou à peu près les mêmes formes en coupe transversale et les mêmes dimensions.
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IMPROVEMENTS AT TUYERES.
This invention relates to nozzles suitable for mixing atomized fuel with combustion air and for introducing the mixture into a fume furnace.
For the recovery of metals such as zinc and lead from the slag of blower furnaces, the molten slag is discharged into a smoldering hearth, heated to the vaporization temperature of zinc and subjected to reduction conditions such that the metallic zinc is vaporized and escapes from the upper surface of the molten slag. The metal is oxidized at the top of the furnace to escape from the furnace where it is entrained by the combustion gases. Subsequently, the metal oxides are separated from the gases and collected for their use.
The operation of the smoking oven is cyclical in nature, with the discharge of molten slag in the oven followed by the heating phase and then by the reduction phase of the cycle. After the molten slag has been poured to empty the furnace, the furnace is supplied with a new charge of molten slag from the blower furnace to initiate the next cycle of furnace operations.
The pulverized coal and the combustion air are brought under the surface of the molten slag into the furnace by rows of nozzles. During the heating phase of the operating cycle of the furnace, the ratio of the quantities of coal and air supplied by the tuyeres approaches the conditions of theoretically complete combustion, while during the reduction phase of the operating cycle of the furnace. furnace, the ratio of air to carbon is considerably reduced for the vaporization of zinc and lead in the molten slag.
The reaction produced during the reduction or fu-
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The duration of the oven's operating cycle can be expressed by the following equations: 2C + O2 # 2 G 0 CO + ZnO # Zn + CO2 2 Zn + 02 # 2 Zn 0
The first two reactions take place in the molten milk bath, with the carbon from the charcoal combining with the small amount of oxygen existing to form carbon monoxide which combines with the oxygen from the zinc oxide to give rise to metallic zinc and carbon dioxide. The metallic zinc leaves the molten slag as a vapor or smoke and is re-oxidized over the bath of molten slag to form zinc oxide as a substantially pure compound.
Since the metal contents of the slag are generally uniform, the admission of charcoal to the furnace with the appropriate corresponding amounts of air can be maintained at selected degrees for repeated cycles of furnace operation. However, the arrival of coal to the furnace will usually be higher during the reduction phase than during the heating phase of each cycle, to achieve maximum metal removal for a short period of time. The variations in the degree of admission of coal and the supply of air to the nozzles have given rise to difficulties in the operation of the smoking ovens.
These difficulties present themselves in the form of serious "back flow" of coal and air through the tuyeres, when the latter are placed in communication with the atmosphere for the removal of the slag frozen at their discharge ends. . This is particularly detrimental when the pulverized coal is supplied by separate or direct loading pulverizers, as is done in modern installations. In a direct loading sprayer, a change in the inlet level of pulverized coal does not necessarily require an equal change in the primary air stream supplied by the sprayer.
In reality, the change in the air flow rate of the pulverizer will be only a fraction of the change in the flow rate of the coal from the pulverizer, since the constancy of the air flow through the latter is advantageously maintained in certain conditions. Reasonably restricted limits for the adjustment of the fineness of the coal and consequently obtaining a high efficiency of combustion, even if the variation of the coal flow is of the order of 2 to 1.
An object of the invention is to ensure the continuation of the arrival of the coal and of the air in the furnace when a nozzle is opened to introduce a bar or a ring for the removal of the slag. solidified from the end of the nozzle on the furnace side.
The present invention relates to a nozzle for mixing the primary air charged with atomized fuel and the secondary combustion air and for discharging the mixture for combustion into a zone at superatmospheric pressure, where a part of the body of the nozzle provided with a nozzle. 'a first chamber for the entry of secondary air and a second chamber for the entry of the primary air loaded with pulverized fuel, is provided with an ejection nozzle connecting the chambers and capable of 'exert, through the secondary air stream passing from the first chamber into the second, an ejecting action at the inlet of primary air and fuel into the second chamber, while a lumen normally closed by shut-off devices,
is intended to allow the passage of a cornel introduced from outside the body by means of the lumen of the ejector nozzle and of the air and fuel discharge end of the nozzle, and is capable of 'be closed or practically closed by the corny when the latter is introduced.
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The invention also relates to a nozzle intended to mix the primary air charged with atomized fuel with the secondary combustion air and to discharge the mixture to ensure combustion in a zone at super atmospheric pressure, and characterized in that a part the body of the nozzle, provided with a first chamber for the inlet of secondary air and a second chamber for the inlet of primary air loaded with pulverized fuel, is.
provided with an ejector nozzle connecting the chambers and intended to exert, by means of the stream of secondary air passing from the first chamber into the second, an ejecting action at the inlet of primary air and of fuel in the second chamber, while a lumen, in the form of a duct of considerable length and normally closed by a shutter device, is intended to allow the passage of an old hole introduced from the outside of the nozzle body through the lumen provided in the ejector nozzle and the fuel and air discharge end of the nozzle, the nozzle and the lumen having bores of the same or about the same cross-sectional shapes and dimensions.
The invention will be described below, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is an elevational view, partially in section, of the lower part of a smoking oven provided with nozzles according to the invention;
Fig. 2 is a view of one of the nozzles, in vertical section taken along the line II-II of FIG. 3, and
Fig. 3 is a plan view of the nozzle shown in FIG. 1.
In Fig. 1, the smoking oven for slag 10 is delimited by walls 11 with water jackets and rows of nozzles 12 are placed respectively in the opposite walls, in the lower part of the oven near the hearth 13. The nozzles are arranged horizontally and protrude from the individual sleeves 14 cooled by water circulation and introduced into corresponding openings 15 formed in the water jacketed walls 11 of the furnace. Separate inlet and outlet pipes 16 and 17 for the cooling water stream are provided on each of the sleeves 14.
In the disclosed form of construction of the furnace the nozzles discharge the pulverized coal and combustion air into a bath of molten slag, the upper surface 18 of which is located at a level of about 30 inches or 75 cm. above the location of the nozzles, necessitating the introduction of the pulverized carbon and air into the furnace at superatmospheric pressure.
The pulverized coal is entrained by air in a primary air stream and is supplied to each of the nozzles through a conduit 20 extending from a manifold 21 to a carbon inlet fitting 22 in the nozzle. Each row of nozzles is provided with a separate manifold 21 which in turn receives a mixture of pulverized coal and air from a pulverized group (not shown) in which the coal is prepared under approximately the desired conditions. for the furnace, depending on the fuel requirements of the smoke evacuation operation. The secondary air is supplied to the nozzles 12 of each row through the ducts 23 connecting an air intake manifold 24 to the air inlet fittings 25 in the nozzles.
Usually, the dairy smoke oven plant, which is supplied with pulverized coal by a system with separate groups or with direct loading, comprises a common source of high pressure air at both to supply the primary and secondary combustion air. However, the pressure of the primary air and pulverized coal supplied to a manifold 21 is somewhat lower than that of the secondary air supplied to the manifold 24, owing to pressure drops of the primary air as it passes through. the sprayer and the connection pipe.
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The mixture of pulverized carbon and air and the secondary combustion air supplied to each of the nozzles are mixed therein and discharged by an elongated nozzle fitting into furnace 10. The construction of the nozzle is shown. in detail in Figs. 2 and 3 of the drawings.
As shown, the nozzle is made of two parts, a body part 26 and a part consisting of an elongated discharge nozzle 27, the parts being bolted together by bolts 28 extending. on opposite sides, nozzles between the ears 30 of the body 26 and a flat flange 31 welded to the nozzle 27. The end 32 thereof engages the body 26 and the face of the flange or flange 31 is held with pressure on the adjacent annular end face of the body 26 so as to ensure a tight contact.
The pulverized carbon and primary air inlet fitting 22 is formed in a boss of the nozzle body. The boss is threaded to mate with the corresponding threaded end of conduit 20 and the axis of connector 22 and the adjacent end of the conduit lies in a vertical plane common to the central axis of the body of the conduit. nozzle and nozzle. The axis of the fitting is inclined to the vertical by approximately 20 degrees and the discharge takes place in a chamber 33 formed in the body of the nozzle and opening into the inlet 32 of the nozzle 27. The inlet fitting Secondary air is also formed in a boss of the nozzle body and is threaded to mate with the threaded end of conduit 23.
In the form of construction shown, the fittings 22 and 25 are parallel and are spaced longitudinally along the body of the nozzle with the axis of the two inlet fittings lying in a vertical plane common to the axis of the nozzle. The nozzle 27 and the body 26. The secondary air entering through the duct 23 passes into the chamber 34 and is discharged through a secondary air nozzle 35 into the chamber 33.
The secondary air nozzle 35 is introduced into an opening between the chambers 34 and 33 and is provided with a shoulder 36 resting on a machined flange 37 formed in the wall of the opening which connects the chambers between. they. A tightening screw 38, which protrudes from the wall of the nozzle enters a groove 39 formed in the outer surface of the nozzle so that the latter can be blocked in a predetermined position.
The bore of the secondary air nozzle 35 has a smaller diameter than that of the secondary air inlet duct 23, so that air is forced through the nozzle 35 into the chamber 33 at one. relatively high speed. The secondary air nozzle discharge spout 35 projects into chamber 33 and the secondary air stream discharged from the nozzle exerts an ejecting action at the inlet connection to the chamber. An annular stream of air-suspended pulverized coal flows into discharge nozzle 27 where the separated streams are thoroughly mixed before being discharged into the furnace.
Since frozen or solidified slag tends to form on the furnace end of the nozzle nozzle, due to the relatively low temperature of the nozzle metal resulting from the cooling effect of the water jacket, arrangements are made to allow the insertion of a bar into the nozzle for the periodic removal of the solidified slag. The device employed comprises a chamber 40 formed in the outer end of the body 26 of the nozzle and having an opening for communication 41 with the chamber 34. The opening 41 is concentric with the axis of the parts 26 and 27 of the nozzle. nozzle and is of a diameter slightly greater than the outside diameter of the nozzle 35.
The chamber 40 is provided with a cover plate 42 bolted to the flanged end 43 of the nozzle body 26. When the plate 42 is removed, the nozzle 35 can be replaced by the opening 41.
The plate 42 is provided with a central lumen 44, a hinged valve shutter 45 on the inner side of the plate, capable of being applied to a valve seat surrounding the lumen, and a tube 46. s'
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extending outside of plate 42. Tube 46 and lumen 44 are coaxial with the bore of nozzle 35 and generally have the same internal dimensions. Thus, a bar can be introduced through tube 46 and lumen 44 and through the bore of the nozzle to "tackle" the solidified slag at the discharge end of the nozzle.
The hinged valve 45 is provided with a hemispherical button 47 on its outer surface to come into contact with the bar when it is introduced into the tube 46 and the lumen 44. When the bar is removed from the nozzle the valve 45 returns to the closed position shown in FIG. 2 by its own weight, to hermetically seal the port 44 and prevent the escape of air and / or pulverized carbon from the nozzle,. due to the high pressure in the oven.
Nozzle 27 of the nozzle is made of two pieces so that the discharge end or nozzle 48 can be replaced if necessary without having to replace part 50. However, nozzle 27 can be made. in one piece, if desired. As shown, the end 32 of the discharge nozzle is provided with a converging opening which gradually connects to the internal surface of the chamber 33. The arrangement shown provides a suitable space for ensuring the intimate mixing of the coal. sprayed with the air before it is discharged inside the oven.
By way of example, but without restricting idea, a furnace of the type described is provided with two rows of seven nozzles. Each nozzle is capable of receiving carbon and air through inlet fittings with an internal diameter of 2.5 inches. The secondary nozzle 35 at its discharge end, lumen 44 and the adjacent portion of tube 46 have an internal diameter of 1 1/16 inch, while the internal diameters of the discharge end 48 and part 50 are 1.75 and 2.375 inches, respectively.
For the dimensions shown, the corny (not shown) is 1 inch in diameter. The tight clearance between the cornel rod and the sleeve 46, the lumen 44 and the secondary air nozzle 35, prevents any significant leakage from the nozzle during the removal of slag at the nozzle of the nozzle.
During the heating phase of the operating cycle of the smoke furnace the rate of the pulverized coal discharge is approximately 5.260 pounds per hour, the primary air flow rate of 8.620 pounds per hour and the air flow rate. secondary approximately 30,000 pounds per hour.
During the flue gas reduction or production phase of the furnace operating cycle, the coal flow is increased to approximately 7,635 pounds per hour and the primary air flow up to 10,300 pounds. per hour, while the secondary air flow is reduced to approximately 18,700 pounds per hour.
The variation in the weight ratio of primary air to carbon from approximately 1.65 to 1.35 is within the limits of the air flow rate of the separate sprayers supplying the nozzles with primary air and pulverized carbon, as such. so that the fineness of the prepared charcoal is kept practically constant, which makes it possible to avoid a variation in fineness which could affect the combustion efficiency.
The reduction of approximately 50% of the secondary air flow during the reduction phase of the operating cycle of the furnace does not adversely affect the operation of the nozzles and allows the use of the solidified slag removal ring without "current return" of the fuel delivered by the nozzles, until now when the nozzles were used under the same conditions, they allowed the escape of pulverized coal and air to the outside through a ringing opening, when the nozzles were cleaned during the reduction phase of the duty cycle.
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operation of the furnace, which seriously affected the speed and efficiency of the operation.
CLAIMS.
1. Nozzle for mixing primary air charged with atomized fuel and secondary combustion air and discharging the mixture for combustion into a zone of superatmospheric pressure, characterized in that a part constituting the body, provided with a first chamber for the entry of the secondary air and a second chamber for the entry of the primary air loaded with pulverized fuel, is provided with an ejector nozzle connecting the chambers together and capable of exerting, by means of the secondary air current going from the first chamber to the second, an ejection action, at the entry of the primary air and of the atomized fuel into the second chamber,
while a lumen normally closed by a shutter device is intended to allow the passage of a cornel introduced from outside the body through the lumen of the ejector nozzle and the discharge end of the air and the air. fuel from the nozzle and is liable to be closed or practically closed by the corny, when the latter is introduced therein.
2. Nozzle for mixing primary air charged with atomized fuel and secondary combustion air and discharging the mixture for combustion into a zone at superabmospheric pressure, characterized in that one part constituting the body, provided with a first chamber for the entry of the secondary air and a second chamber for the entry of the primary air loaded with pulverized fuel, is provided with an ejector nozzle connecting the chambers together and capable of '' exerting by means of the secondary air current going from the first chamber to the second an ejecting action at the entry of the primary air and of the fuel into the second chamber,
while a lumen in the form of a duct of considerable length and normally closed by a shutter device is intended to allow the passage of a ring insert introduced from outside the body by the lumen of the adjuster. The ejector assembly and the fuel and air delivery end of the nozzle, the nozzle and the lumen have bores of the same or about the same cross-sectional shapes and dimensions.