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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS DE COMBUSTION.
Cette invention concerne des appareils de combustion et particu- lièrement des appareils de combustion du genre comprenant une chambre de combustion ayant des surfaces d'échange thermique à rayonnement. Dans ces appareils de combustion, la température dans une région adjacente à la sortie de la chambre de combustion varie en fonction de l'allure du feu et elle est sujette, pour chaque allure particulière du feu, à varier suivant la qualité du combustible etp dans certains cas, suivant le'état des surfaces d'échange de chaleur. Dans les groupes générateurs et surchauffeurs de vapeur à haute pression et haute température de type moderne,le réglage de la température à 19 entrée de la section agissant par convection est une question de grande importance.
Le réglage de la température dans une -région parti.ou- lière ou dans des régions particulières à l'intérieur de la chambre de combustion peut aussi avoir son importance. Un but de 1?invention est donc de permettre une mesure du réglage de la variation de température le long du parcours suivi par les gaz à l'intérieur d'une chambre de combustion.
La présente invention concerne une chambre de combustion présentant des surfaces d'échange thermique à rayonnement aménagée de manière à être chauffée par des brûleurs produisant des flammes et caractérisée en ce que des dispositifs y sont prévus pour régler l'allure de la oombustion dans une région interne de la flamme et par conséquent la longueur de la flamme.
L'invention concerne aussi le procédé de réglage de la température de la vapeur fournie par un groupe générateur et surchauffeur de vapeur de type tubulaire comportant une chambre de combustion à surfaces d'échange thermique à rayonnement et un parcours de gaz communiquant avec la chambre de combustion et renfermant un surchauffeur à. convection, procédé caractéri- sé en ce que l'air et le combustible-sont fournis aux brûleurs associés à la chambre de combustion, à des vitesses appropriées à la charge appliquée au
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groupe et la longueur de la flamme produite par les brûleurs est réglée de manière à régler la température de la vapeur fournie par le groupe.
. L'invention sera décrite ci-après, à titre d 11 exemple, avec ré- férence aux dessins très schématiques ci-annexés,dans lesquels
Fige 1 est une coupe verticale d'une chaudière à chambre de com- bustion solidaire à laquelle l'invention est appliquée, la coupe étant faite suivant la ligne 1-1 de la Fig. 2 et vue dans la direction -Indiquée par les flèches;
Fig. 2 est une coupe horizontale suivant la ligne II-II de la Fig. 1, ne montrant que des détails proches de la ligne de coupe;
Fig. 3 est une vue en élévation de cotés partiellement en coupe verticale, d'une paire de brûleurs à charbon pulvérisé faisant partie d'un groupe de quatre brûleurs semblables auxquels l'invention est appliquée, la coupe étant faite suivant la ligne III-III de la Fig. 5 et vue dans la direc- tion indiquée par les flèches;
Fig. 4 est une coupe longitudinale suivant la ligne IV-IV de la Figo 5, vue dans la direction indiquée par les flèches, d'une partie du tuyau d'amenée d'air primaire et de combustible et d'un impulseur ou rotor associé représenté sur la Figo 3, mais dessiné à une échelle beaucoup plus grande que sur cette figure;
Figs. 5 et 6 sont des vues en élévation de face du groupe des brûleurs représentés sur la Figo 3 maos montrant ceux-ci à deux conditions de fonctionnement différentes ;
Fig. 7 est une vue en élévation de côté partiellement en coupe d'une paire de brûleurs à charbon pulvérisé faisant partie d'un groupe de quatre de ces brûleurs, semblable au groupe,des Figso 5 et 6, auquel l'in- vention est appliquée. la coupe étant faite suivant la ligne VU-VU de la Figo 9 et vue dans la direction des flèches ;
Fig. 8 est une vue en élévation de côté, partiellement en cou- pe verticale, semblable à la Fig. 7, mais montrant les brûleurs dans des conditions de fonctionnement différentes
Fig. 9 est une vue en élévation de l'arrière du groupe des brûleurs représentés sur la Figo 7, c'est-à-dire que ceux-ci sont vus du côté de gauche de cette figure ;
Fig. 10 est une vue en élévation de côté, partiellement en coupe verticale d'une autre construction de l'un des brûleurs du groupe des brûleurs à charbon pulvérisé représenté sur la Fig. 8 ;
Fig. 11 est une coupe verticale longitudinale d'une chambre de combustion à coulée de scories, chauffée au combustible pulvérisé et d'un parcours de gaz associé ;
Figo 12 est une vue fragmentaire montrant en coupe suivant la ligne XII-XII de la Fig. 11 une partie de la face avant d'une paroi de la voûte représentée sur cette figure ;
Figo 13 est une coupe verticale de deux brûleurs à combustible pulvérisée dont un est indiqué sur la Figo 11, la coupe étant faite suivant la ligne XIII-XIII de cette figure et vue dans la direction indiquée par les . flèches Fig. 14 est une vue semblable à la Fig. 13 mais montrant des éléments des brûleurs dans une position de fonctionnement différente ;
Figo 15 est une vue semblable à la Fig. 13mais à une plus grande échelle que celle-ci et ne montrant que les parties supérieures et inférieures d'une partie de l'un des brûleurs ;
Fig. 16 est une vue semblable à la Fig. 14, mais à une plus grande échelle que celle-ci et ne montrant que les,parties supérieures et,
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inférieures d'une partie de l'un dep brûleurs ;
Fig. 17 est une vue en élévation de côté partiellement en coupe verticale d'un brûleur à combustible pulvérise représenté sur la Fig.
Il mais à une échelle beaucoup plus grande que celle de cette figure et repré- sentant seulement la partie supérieure et la partie inférieure d'une partie de 1'un des brûleurs, en coupe suivant la ligne XVII-XVII de la Fig. 16 ;
Figs. 18 et 19 sont des vues en coupe d'une voûte de chambre à combustion semblable à celle représentée sur la Fig. 13 mais représentant une variante du brûleur à combustible pulvérisé dans des conditions de fonc- tionnement différentes et
Fige. 20 et 21 sont des vues en coupe d'une voûte de chambre à combustion semblable à celle de la Figo 13 mais représentant une autre varian- te du brûleur à combustible pulvérisé dans deux états de fonctionnement.
Sur les Figs. 1 et 2, un jeu ou groupe de quatre brûleurs 1 de n'importe quel type approprié susceptible de brûler un combustible fluide, par exemple de l'huile ou du charbon pulvérisé, sont disposés de manière à débiter par des lumières de brûleur 2 ménagées dans la paroi avant 3 de la chambre de combustion 4 d'un groupe générateur et surchauffeur de vapeur du type tubulaire à foyer solidaire, où la paroi avant 3, la paroi arrière 5, la paroi. latérale 6, la paroi séparatrice 7, le ciel 8 et la sole 9 compor- tent des tubes refroidis par circulation de fluide (non indiqués en détail) et présentent des surfaces d'échange thermique à rayonnement, de manière connue.
Une sortie latérale 10 adjacente à la paroi arrière 5 mène de la chambre de combustion 4 à un parcours de gaz 11 présentant des surfaces vaporisantes formas par des tubes 12 reliant un corps cylindrique supérieur de vapeur et de liquide 13 à un corps cylindrique inférieur de liquide 14.
Un surchauffeur à convection 15 est aussi monté dans le parcours de gaz 11, près de la sortie 10 de la chambre de combustion et il comprend des tubes 16 raccordés par leurs extrémités à des collecteurs d'entrée et de sortie 17. Les gaz chauds passent du parcours de gaz 11 par un conduit 18 dans une cheminée (non représentée).
Les quatre brûleurs 1 sont établis, de manière à décharger quatre jets d'un mélange de combustible et d'air vers la paroi arrière 5 de la chambre de combustion, de l'air secondaire venant d'une boite à vent 20 située à l'extérieur de la paroi avant 3 de la chambre de combustion, étant débité par les lumières 2 autour des brûleurs. Une lumière 21 de diamètre plus petit que les lumières de brûleurs 2 est disposée au centre du groupe des lumières de brûleurs et reçoit de l'air de la boîte à vent 20, la quantité d'air débitée par la lumière 21 étant réglée par un registre 22, disposé à l'extrémité extérieure de la lumière à air 21 et à l'intérieur de la boîte à vent 20.
Ce registre est de préférence d'un type connu habituellement employé dans l'admission d'air comburant aux brûleurs à huile et à combustible pulvérisé associés à des chaudières à foyer solidaire, et il comprend une pièce antérieure cylindrique non perforée 23 adjacente à la paroi avant 3 et une pièce arrière 24 comportant une série circulaire d'ailes courbes 25 montées respectivement de manière à pouvoir pivoter sur des axes (non indiqués en détail) perpendiculaires au plan de la paroi du foyer, les ailes étant disposées de telle manière que lorsqu'elles occupent leurs positions de fer- meture, elles forment un prolongement cylindrique de la pièce antérieure 23.
Dans l'exmple considéré, l'extrémité postérieure du registre à air est fermée par une plaque 26 et on peut faire osciller les ailes sur leurs pivots de leurs positions de fermeture à leurs positions d'ouverture, de l'extérieur de la boite à vent, au moyen d'un arbre rotatif 27 pourvu d'une garde hydraulique appropriée (non représentée) à son passage à travers la paroi arrière 28 de la boîte à vent 20. Chacune des lumières de brûleur 2 est conjuguée à un registre à air 30 qui peut avantageusement être du type décrit ci-dessus à propos de la lumière à air 21, pour le réglage'de la quantité d'air refoulée par la lumière de la boîte à vent.
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Dans la disposition des brûleurs représentés sur les Figs. 1 et 2, les quatre brûleurs sont relativement rapprochés l'un de l'autre et les axes suivant lesquels ils débitent le combustible sont parallèles entre eux, de telle sorte que les brûleurs produisent une flamme commune.
Pour un état de fonctionnement du groupe générateur et surchauf- feur de vapeur décrit ci-dessusles ailes du registre à air 22 conjugué avec la lumière 21 se trouvent dans leur position de fermeture,et la lumière 2 ne débite pas d'air, la quantité nécessaire d'air comburant étant fournie par les lumières de brûleurs 2 après réglage approprié de la position des registres à air 30.
Pour un autre état de fonctionnement du groupe, les ailes du re- gistre à air 22 conjugué avec la lumière à air 21, sont ouvertes au moins partiellement et de l'air est débité par la lumière 21.
Pour maintenir l'admission totale de l'air fourni à la chambre de combustion à la quantité nécessaire, on règle convenablement la position des régistres à air 30 correspondant aux lumières de brûleurs 2. Dans cet état de fonctionnement, le rapport air-combustible dans la partie centrale ou région intérieure de la flamme commune s'élève et il en résulte que la flamme est plus courte que lorsque la totalité de l'air comburant est fourni e aux lumières de brûleurs.
En faisant varier la longueur de la flamme de cette manière, on peut régler dans certaines limites, la température des produits chauds de la combustion lorsqu'ils passent dans la sortie latérale des gaz 10 et on obtient ainsi un meilleur réglage de la température finale de la vapeur surchauffée quittant le groupe générateur.
Dans la forme d'exécution représentée sur les Fige. 3 à 6, un jeu ou groupe de quatre brûleurs à combustible pulvérisé 41 est monté dans la paroi avant 42 de la chambre de combustion d'une chaudière à foyer solidaire telle que celle représentée sur la Fig. 1 où les parois de la chambre de combustion comprennent des tubes ayant des surfaces d'échange thermique à rayonnement et où les produits chauds de la combustion après avoir parcouru la chambre de combustion dans toute sa longueur s'écoulent par une sortie de gaz latérale et circulent alors en se dirigeant d'une façon générale en avant à travers les faisceaux des tubes vaporisants et des tubes de surchauffeurs à convection.
Comme c'est représenté sur la Fig. 3, chaque brûleur comprend un tuyau central 43 disposé perpendiculairement au plan de la paroi 42 de la chambre de combustion à l'intérieur d9une boite à vent ou chambre à air secondaire 44 et comportant une extrémité extérieure recourbée de haut en bas 45 destinée à recevoir du combustible pulvérisé provenant d'un pulvériseur (non représenté) et entraîné dans l'air primaire,
pour être débité par une lumière de brûleur 46 ménagée dans la paroi avant 42. Un% partie 47 du tuyau 43 à proximité de la paroi 42 est enveloppée dans un registre à air 48 de type connu comprenant une partie antérieure cylindrique non perforée 49 et une partie postérieure 50 pourvue d'une série circulaire d'ailes recourbées 51 montées respectivement de façon à pivoter sur des axes (non indiqués) parallèles à l'axe central du tuyau 43 et disposées de telle façon que lorsqu'elles se trouvent dans leurs positions de fermeture, elles forment le prolongement cylindrique de la partie antérieure 49. Une plaque annulaire 52 ferme l'extrémité arrière du registre.
Un arbre de commande 56 pourvu à son extrémité arrière d'un volant de manoeuvre 57 est monté dans l'axe de la partie 47 du tuyau 43 de fa- çon à pouvoir y tourner, et s'étend à travers la paroi arrière 55 de la partie recourbée 45 du tuyau 43. L'extrémité avant de l'arbre 56 est convenablement supportée dans l'axe du tuyau 45 et un impulseur ou rotor 53 y est fixé de telle manière que lors du fonctionnement normal du brûleur, il se trouve à une courte distance de l'extrémité avant 59 du tuyau 43 à l'extérieur de celui-ci (comme c'est représenté sur la Figo 3) mais peut, pendant les périodes où le brûleur considéré est hors de service, être retiré, par l'arbre de commande 56, à l'intérieur du tuyau 43 dans une position où il
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est moins exposé à la chaleur de la chambre de combustion.
La forme de ce rotor ou impulseur est représentée plus claire-
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ment sur la Fig. 4. Un moyeu central 60 susceptible de s'adapter sur l'arbre de commande 56 auquel il est fixé à lade de vis 61, est empêché de tourner sur cet arbre par des saillies telles que 62 s9engageant dans des ra5.nures de 1-'arbre de commande, telles que 63, est pourvu à son extrémité avant 64 d'un rebord tronconique 65 s9évasant. vers Pavant, et est entouré par trois bagues tronconiques convenablement espacées mais se recouvrant l9uns l'autre 66, 67 et 68, supportées dans des positions relatives appropriées par rapport au moyeu 60 et les unes par rapport aux autres, par une série d1loreil1es radiales qui ont été omises sur le dessin pour plus de clarté.
Z9impulseur représenté est un moulage et comprend une pièce de fermeture 70 s'étendant sur un quart de la circonférence de 19i.apulseur et réunissant les trois bagues 66, 67 et 68, et le rebord 65 sur ce quart de cercle de manière à fermer les passages annulaires inclinés vers llextérîeur dans la direction du courant de combustible du brûleur, qui. autrement seraient ouverts entre la bague située le plus à 191ntêrîeur et le rebord sur ce quart de cercle.
Lorsque le brûleur fonctionne dans des conditions déterminées, un mouvement de tourbillonnement autour du tuyau 43 est imprimé par les ailes courbes 51 à $'air secondaire passant dans le registre à air,tandis que le charbon et l'air primaire passent dans le tuyau central 43 et sont déployés
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par le rebord 65 et par les bagues 66, 67 et 68 de 1?impulseur 58 qui divi- sent le courant et contribuent à assurer un mélange intimé du charbon,de
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19atr primaire et de l'air secondaire., Toutefois, comme l9i.mpulseur 58 est obturé sur un quart de sa circonférence par la peoe de fermeture 70 la presque totalité du combustiblé pulvérisé et de 111 air primaire est forcée de circuler à travers les trois autres quarts de laimpulseur.
Vair secondaire est amené au brûleur à peu près sur toute la périphérie de l'impulsion 58,et il en résulte que
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le secteur de débit d9air et de combustible correspondant au quart de la circonférence du brûleur adjacent au quart de circonférence obturé de l'impulseur est plus riche en air que les autres secteurs de débit.
Dans la disposition des brûleurs représentée sur les Figs. 3 à 6, les quatre brûleurs sont placés à des distances relativement courtes les uns des autres et de manière que les axes suivant lesquels ils débitent du combustible soient parallèles entre eux, aux quatre angles d'une partie rec-
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tangulaire de la paro3 de la chambre de combustion et ils produisent une flamme commune.
Lorsque les quarts de circonférence obturés des quatre brûleurs se trouvent dans les positions indiquées sur la F1 g. 5 j) 1.1 tend à y avoir une insuffisance d'air dans la région de la chambre de combustion située entre les axes des décharges des quatre brûleurs 1 et dans la partie centrale ou zone intérieure de la flamme commune résultante. Il s'ensuit que la flamme a une plus grande longueur que si le combustible et l'air primaire circulant dans la chambre de combustion étaient répartis uniformément autour des axes des brûleurs.
D'autre part, si l'on fait tourner les quatre impulseurs de manière à amener leurs quarts obturés dans les positions in-
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diquées sur la Fiv. 6, il y a excès d'air comburant dans la région de la chambre de combustion comprise entre les axes des décharges, et il s1lensuit que la flamme sera plus courte que s les quarts considérés se trouvaient
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dans les positions indiquées sur la Fi go 5 En faisant varier la longueur de la flamme de cette manière, la température des produits chauds de la combustion au moment où ils s9éhappent de la chambre de combustion par la sortie des gaz peut être réglée dans certaines limites et il en résulte qu'on peut obtenir un meilleur réglage de la température finale de la vapeur surchauffée quittant la chaudière.
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Les Fi gs. 7 à 9 montrent la disposition d'un groupe de quatre brûleurs 71 dans la paroi avant 42 d'une chaudière à foyer solidaire. Ces brûleurs sont en substance semblables aux brûleurs décrits ci-dessus avec ré-
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férence aux Figso 3 et z sauf qu'il y a omission de la pièce d'obturation 70 dans chacun des impulseurs 58.
Toutefois, dans cette formé d9exécut3 dn, le tuyau central 43 de chacun des quatre brûleurs 71 est susceptible de tourner d'une faible amplitude autour d'un axe qui s9étend transversalement à son
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axe longitudinal en un point de cet axe situé dans le plan de 111 a:xtrémi té avant 59 du tuyau, dans une direction telle qu'on peut faire pivoter les quatre brûleurs individuellement vers une ligne s9étendant perpendiculairement à la face de la paroi 42 tournée vers la chambre de combustion à partir d'un point situe centralement par rapport aux quatre lumières de brûleurs 72 cor-
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respondant respectivement aux quatre brûleurs.
A cet effet, l9extrémité avant de chacun des tuyaux est convenablement supportée dans cette régi on par des pivots (non représentés) et la paroi arrière 73 de la botte à vent ou chambre à air secondaire 44 est pourvue de quantre fentes 74 (voir Fi g.9) dont les axes longitudinaux divergent d'un point commun pour permettre le li-
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bre mouvement des tuyaux 1fr3, ceux-ci étant pourvus de plaques deétanohéité arquées 75 s 9 appliquant sur des surfaces complémentaires 76 de la paroi arrière 73 autour des fentes 74 pour empêcher l'échappement de l'air secondai-
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re sous pression de P'intérieur de la botte à air secondaire 44.
Les extrémités arrière des registres à air 48 comportent d'une manière similaire, des fentes 77 et des plaques d9êtanchêlt'é arquées 78 montées sur les tuyaux 43 s'appliquent sur des surfaces complémentaires 79 de plaques 80 qui ferment les extrémités arrière des registres à air. Pour permettre une coordination
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du mouvement d9inclinaison des quatre tuyaux 43, un écrou 81 coopérant avec une vis 82 qu'on peut faire tourner au moyen d'un volant de manoeuvre 83 monté sur son extrémité arrière et qui est convenablement supporté de manière à pouvoir tourner, mais est empêchée de se déplacer longitudinalement à son extrémité avant 84,
est relié à chacun des tuyaux 43 en des points situés à l'extérieur de la boîte à air secondaire 44 par des bielles 85, la dispositi on étant telle que lorsque on fait tourner le volant à main 83 en sens con-
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traire du mouvement des aiguilles d'une montre, l' écrou 81 se rapproche de la paroi arrière 73 de la bote à air secondaire 44 et les bielles 85 font pivoter les tuyaux 43 autour des axes à leurs extrémités antérieures. De cette manière les tuyaux peuvent être amenés par basculement de leurs posi-
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tions représentées sur la Figo 7 â celles représentées sur la Fi go 8.
Les pivots des ailes des registres à air sont disposés de manière à éviter une rencontre entre les ailes et les tuyaux 43
En service, les tuyaux 43 peuvent être ajustés dans n'importe quelle position entre les positions limites représentées sur les Figso 7 et 8 pour faire varier la direction dans laquelle débi tent les tuyaux 43 (comme cest indiqué par les flèches) d'une position où les axes des tuyaux sont parallèles entre eux à une position où les axes des tuyaux sont inclinés
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vers un prolongement de leaxe de l'arbre 82;
le rapport combustible-air dam la partie centrale de la flamme commune., résultant de la combustion du com-
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busti ble des quatre brûleurs augmente lorsque les axes des tuyaux 43 sont amenés à converger les uns vers les autres. Ainsiune augmentation du degré de convergence a pour effet de réduire la quantité d'air disponible pour la
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combustion dans la partie centrale de la flamme commune et d9allonger ainsi le temps nécessaire la combustion ainsi que la longueur de la flanme commune.
La Fi go 10 montre une variante de la construction représentée
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sur les Figes. 7, 8 et 9, où le registre à air 48 de chaque brûleur est monté dans la paroi avant 42 de la chambre de combustion au moyen d'un joint à ge- nouillère 90 et où le registre à air est relié rigidement au tuyau central 43 du brûleur de manière à se déplacer conjointement avec lui , en évitant ainsi de devoir employer des joints d'étanchéité arqués dans la paroi arrière 91 du registre.
La commande de ce dispositifest semblable à celle du dispositif des Figs. 7., 8 et 9 décrit ci-dessus, mais le registre à air agit comme une
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tuyère dont la direction règle la direction du débit de l9air secondaire dans la chambre de combustion.
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La Fig. 11 indique un groupe générateur et surchauffeur de vapeur d'un type connu comprenant une chambre de combustion verticale 100, à foyer au charbon pulvérisé et trou de coulée des scories, pourvue d'un parcours de gaz latéral 101 faisant communiquer son extrémité supérieure avec un parcours de gaz dirigé de haut en bas 102,des surchauffeurs tubulaires à con-
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vection 103 , 30. étant montés dans le parcours 101 et le parcours 102 respec- tivement et un économiseur 105 étant également monté dans le parcours 102.
Un prolongement latéral 106 partant de la partie principale 107 de la chambre de combustion est délimité par une paro verticale 108.raccordée par une paroi en arc inclinée 109 à une paroi verticale 110 de la partie principale de la chambre, par une sole 111 et par des parois latérales verticales telles que 112. Les parois 108, 110 et l'arc ou voûte 109 sont garnis de tubes 115
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refroidis par circulation de fluide (voir F1.g" 33 ) et les parois latérales sont garnies de tubes refroidis par circulation de fluide tels que 116. Les brûleurs à charbon pulvérisé, dont un est indiqué en 117, sont aménagés pour débiter de haut en bas au travers de l'arc ou de la voûte 109 entre les tubes 115 et vers la sole 111 de la chambre de combustion.
Une, ouverture de décharge des scories 118 ménagée dans la sole 111 communique avec une fosse à scories 119 contenant de 1'eau, et pendant Inactivité de la chambre de com-
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bastion, la scorie en fusion recueillie sur la sole 111 se décharge oonti- nuellement par la sortie 118 dans la fosse ou cendrier.
Les brûleurs à char-
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bon pulvérisé çeçoivent le combustible entraîné par un courant d'air primai- re dans des tuyaux tels que 120 et l'air secondaire amené par une botte à air secondaire 121 entourant les brûleurs-
Le brûleur à combustible pulvérisé représenté est du type à becs ou tuyères multiples où le combustible est débité dans la chambre de combustion par un groupe de brûleurs ou tuyères 122 convenablement disposées en rangées en regard des intervalles entre des paires de tubes adjacents 115
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garnissant la voûte 109, comme ouest indiqué sur la F3 go 12, qui montre aus- si la forme allongée de la section transversale des tuyères ou becs 122.
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Le courant de combustible et d9air primaire est amené par un tuyau 120 à une bolte séparatrice ou un diviseur de flux 123 dont le parcours est subdivisé (voir Fig. 16) par une série de barres diviseuses transversales 124 dé
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section transversale s9am¯ncissant de bas en haut et uniformément espacées pour diviser le passage en une série de douze rainures disposées côte à côte 125 de section de passage semblable.
Les extrémités d9entrée 126 de douze tubes 'de débit 127 sont toutes reliées aux rainures 125 du diviseur 123 et leurs extrémités de sortie 128 sont raccordées aux tuyères 1220
Comme o'est représenté sur la Fig. 13, les douze tubes de débit 127 sont disposés en trois groupes 130a, 130b et 130e, comprenant chacun ,quatre tubes, les tuyères correspondant aux tubes d'un groupe débitant tou-
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tes entre.les tubes 115 d9une même paire.
Les tubes du groupe 130b sont fi- xés par leurs extrémités d9 entrée 126 au diviseur 123 et par leurs extrémi- tés de sortie 128 aux tuyères 122b qui sont elles-mêmes fixées aux tubes 115 de la voûte 103, mais les tubes des groupes 130a et 130o desservant les rangées extérieures de tuyères, sont montés à leurs extrémités de telle-manière
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que leurs extrémités de sortie 128a et 128a peuvent être déplacées d1lune faible quantité latéralement afin de permettre de faire varier la direction de débit des tuyères associées 122a, 122e des rangées extérieures, entre une direction normale à la face de la voûte 109 et une direction inclinée transversalement par rapport aux tubes 115 vers les axes de débit des tuyères 122 associées aux tubes du groupe 130bo Dans ce but,
les extrémités de sortie 128a du groupe 130a présentent chacune une tête 131 (voir Fig. 16) comprenmt des parties arquées situées sur la surface d'un cylindre ayant un axe paral-
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lèle aux tubes 115 et s9adaptant à 1?intérieur doune emboîture de forme com- plémentaire 132 aménagée sur les tuyères 122a de manière à former un joint à genouillère permettant un déplacement angulaire d'une certaine amplitude
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entre 111 axe de la partie d 9 extrémi té de chàcun des tubes et sa tuyère assooi ée 0 ;
. Â prcximité de l'extrémité si tuée .près des tubes de garniture de 'pa- roi 115, les tuyères 122a sont pourvues de pivots transversaux ou tourillons
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133 qui s'adaptant dans des encoches 134 formées dans des blocs 135 fixés à des paires de tubes adjacents 115. A proximité de son extrémité d'entrée 126, chacun des tubes du groupe 130a présente une section transversale de forme rectangulaire et la surface d'extrémité du tube est usinée pour former une partie d'une surface cylindrique,comme o'est indiqué en 136 sur les, Figs; 1516 et 17.
Le diviseur 123 présente des surfaces de forme complémentaire ' 137 pour venir en contact avec les surfaces 136, en vue d'assurer un joint convenable entre les tubes du groupe 130a et le diviseur 123, lorsque les tu-. bes de ce groupe occupent des positio@. d'inclinaison variable par rapport aux axes des rainures correspondantes 125 du diviseur. Les surfaces eoopérantes 136, 137 correspondant à chaque tube sont maintenues en contact pour assurer un joint étanche au fluide par la pression d'une paire de ressorts de compression 140 montés respectivement sur des boulons 141 vissés dans le diviseur de part et d'autre de 1?extrémité 126 du tube 127 et portant à leurs extrémités contre les têtes des boulons 141 et des oreilles 142 fixées par soudage de part et d'autre du tube.
Les boulons 141 passent au travers des , oreilles 142 avec un jeu suffisant pour permettre le basculement des oreilles par rapport aux boulons.
La coordination du mouvement des quatre tubes du groupe 130a est obtenue au moyen d'un dispositif de commande unique qui n'est représenté que sur les Figs. 15 et 16 et consiste en une plaque 143 dans laquelle est ménagée une fente 144 destinée à recevoir les quatre tubes 127.du groupe à proximité de leurs extrémités 131 et qui est raccordée, par des jeux de bielles (non représentés) passant dans un joint d'étanchéité à l'air approprié, à un mécanisme de commande placé à l'extérieur de la boite à air secon- daire 121.
La liaison des quatre tubes du groupe 130c avec le diviseur 123 et avec leurs tuyères 122e est semblable à celle des tubes du groupe 130a avec le diviseur et avec leurs tuyères. Les tuyères 122c sont pourvues de pivots ou de tourillons qui s'engagent dans des rainures ménagées dans des blocs fixés à des paires de tubes adjacents 115, les rainures 'de ces blocs étant inclinées en sens opposés des rainures 134 des blocs 135. Les quatre tubes sont pourvus d'un mécanisme unique (non représenté) pour assurer leur mouvement coordonné.
Pendant le fonctionnement du brûleur à combustible pulvérisé, la direction de débit de combustible pulvérisé et d'air primaire par les tuyères de brûleurs des groupes 130a et 130c peut être parallèle à la direction de débit de combustible pulvérisé et d'air primaire par les tuyères de brûleurs du groupe 130b, comme c'est indiqué par les flèches sur la Fig. 13, ou être inclinée par rapport au débit des tuyères du groupe 130b, comme e'est représenté sur la Fig. 14,la distance entre la surface de la paroi de la voûte 109 et la ligne commune sur laquelle les axes de débit de combustible des tuyères des différentes rangées se rencontrent dépendant des directions dans lesquelles les tuyères 122a et 122c débitent.
Comme 1?arrivée d'air secondaire en travers de la partie de la voûte 109 du foyer, occupée par le brûleur n'est pour ainsi dire pas changée par l'inclinaison des tuyères vers l'intérieur dans les groupes extérieurs - 130a et 130c, lorsque les tuyères sont inclinées vers l'intérieur, comme c'est représenté sur la Fig. 14, la partie centrale ou noyau de la flamme produite par la combustion du combustible débité par toutes les tuyères dam le groupe est pauvre en air, ce qui a pour effet de réduire l'allure de la combustion dans le noyau de la flamme et d'augmenter la longueur de la flamme.
En augmentant la longueur de la flamme on peut arriver à maintenir la scorie recueillie sur la sole 111 de la chambre de combustion dans un état de fluidité désiré, malgré les variations des caractéristiques du combustible fourni aux brûleurs et les variations de l'allure du feu consécutives aux changements de la charge du générateur de vapeur conjugué avec la Chambre de combustion. Il en résulte quon peut maintenir la chambre de
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combustion en service à des allures du feu plus faibles que celles qui se- raient nécessaires sans cela. ;.
De même, en faisant varier la longueur de la flamme de cette ma- nière on peut régler dans certaines limites la température des produits chauds de la combustion lorsqu'ils pénètrent dans le parcours de gaz latéral et il en résulte qu'on peut obtenir un meilleur réglage de la température finale de la vapeur surchauffée quittant l'installation,
Figs. 18 et 19 représentent une variante du dispositifdes brû- leurs à combustible pulvérisé appliqué à des foyers de chambre à combustion à flammes traversant de haut en bas une voûte inclinée, telle que celle repré- sentée sur la Fig. 11.
Dans cette forme d'exécution, du combustible pulvéri- sé entraîné dans un courant d'air primaire est envoyé par des tuyaux 150 dans la chambre de combustion 151 entre les tubes 152 refroidis par circula,- tion de fluide qui garnissent la paroi de la voûte 153. De 1-'air secondai- re est fourni dans la chambre de combustion par une boîte à vent ou chambre à air secondaire 154 à travers des ajutages 155, deux ajutages étant associés à chaque tuyau 150 de part et d'autre de celui-ci.
Les ajutages 155 sont supportés de manière à pouvoir pivoter, de telle sorte qu'ils peuvent occnper les positions représentées sur la Fig. 18, où ils débitent dans une direc- tion parallèle à la direction du débit des tuyaux 150, ou les positions représentées sur la Fig. 19 où les débits par les deux ajutages situés de part et d'autre d'un tuyau 150 sont inclinés intérieurement vers le débit de ce tuyau, ou des positions intermédiaires. Des embiellages appropriés indiqués en 156 et associés aux tuyaux 150, assurent la coordination du mouvement de la paire des ajutages situés de part et d'autre du tuyau considéré.
Pendant le fonctionnement des brûleurs de combustible pulvérisé, décrits ci-dessus, on peut faire varier la longueur de la flamme produite par la combustion du combustible amené par l'un des tuyaux 150, en faisant varier l'inclinaison de la paire d'ajutages associés 155. Ainsi, lorsque Pair secondaire est dirigé vers le noyau de la flamme, comme c'est le cas lorsque les ajutages sont inclinés vers l'intérieur ainsi que o'est représenté sur la Fig. 19, la flamme produite est plus courte que lorsque l'air secondaire est d'rigé parallèlement au débit du tuyau 150, comme e'est le cas lorsque les ajutages sont placés de la manière représentée sur la Fig. 18.
Figsa 20 et 21 montrent une autre forme de brûleur à combustible pulvérisé appliqué à un foyer de chambre de combustion à flammes descendantes passant à travers une voûte inclinée, telle que celle représentée sur la Fig. 11. Dans cette forme d'exéoution, du combustible pulvérisé entraîné dans un courant d'air primaire, est amené à la chambre de combustion 160 entre des tubes à refroidissement par circulation de fluide 161 garnissant la paroi de la voûte 162 par trois tuyaux 163. L'air secondaire est amené à la chambre de combustion par l'intermédiaire d'une boîte à air secondaire 164 à travers des ajutages ou des ouvertures de tuyères 165.
Les deux tuyaix extérieurs 163 sont supportés de façon à pivoter à proximité des tubes 161 et sont pourvus de joints étanches à 1?air (non représentés) aux points où ils passent au travers de la paroi supérieure 166 du conduit ou boite à air secondaire 164. Un embiellage indiqué en 167 permet de faire varier les directions des axes de la paire extérieure de tuyaux 163, de l'extérieur de la bote à air secondaire, entre les directions représentées sur la Fig. 20 où les axes des deux tuyaux extérieurs sont inclinés intérieurement vers 1-'axe du tuyau central, et les directions représentées sur la Fig. 21,,où les axes des trois tuyaux sont parallèles entre eux.
Pendant le fonctionnement du brûleur à combustible pulvérisé ci-dessus décrit, on peut faire varier la longueur de la flamme produite par la combustion du combustible fourni par les trois tuyaux 163 en faisant varier l'inclinaison des deux tuyaux extérieurs. Ainsi , lorsque les courants de combustible issus des tuyaux extérieurs sont dirigés intérieurement vers le courant de combustible issu du tuyau central, on obtient une concentration
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de combustible et la partie centrale ou le noyau de la flamme commune souf-... fre d'un manque d'air tandis que la flamme produite est plus longue que cel- le produite lorsque les axes des trois tuyaux 163 sont parallèles, comme 0' est représenté sur la Fig. 21.
REVENDICATIONS.
1. Chambre de combustion comprenant des surfaces d'échange thermique à rayonnement,aménagée pour être chauffée par des brûleurs producteurs de flammes, caractérisée en ce que des dispositifs sont prévus pour régler l'allure de la combustion dans une région interne de la flamme et par conséquent la longueur de celle-ci.
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COMBUSTION EQUIPMENT IMPROVEMENTS.
This invention relates to combustion apparatuses and particularly to combustion apparatuses of the type comprising a combustion chamber having radiating heat exchange surfaces. In these combustion devices, the temperature in a region adjacent to the outlet of the combustion chamber varies according to the rate of the fire and is subject, for each particular rate of the fire, to vary according to the quality of the fuel andp in some cases, depending on the state of the heat exchange surfaces. In modern type high pressure and high temperature steam generator and superheater units, the temperature control at the inlet of the section acting by convection is a matter of great importance.
Temperature control in a part-road region or in particular regions within the combustion chamber may also be important. An object of the invention is therefore to allow a measurement of the adjustment of the temperature variation along the path followed by the gases inside a combustion chamber.
The present invention relates to a combustion chamber having radiating heat exchange surfaces arranged so as to be heated by burners producing flames and characterized in that devices are provided therein for controlling the rate of combustion in a region. internal flame and therefore the length of the flame.
The invention also relates to the method for adjusting the temperature of the steam supplied by a tubular type steam generator and superheater unit comprising a combustion chamber with radiating heat exchange surfaces and a gas path communicating with the chamber. combustion and containing a superheater. convection, a process characterized in that air and fuel are supplied to the burners associated with the combustion chamber, at speeds appropriate to the load applied to the combustion chamber.
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group and the length of the flame produced by the burners is adjusted so as to regulate the temperature of the steam supplied by the group.
. The invention will be described hereinafter, by way of example, with reference to the very schematic drawings attached hereto, in which
Fig. 1 is a vertical section of a boiler with an integral combustion chamber to which the invention is applied, the section being taken along line 1-1 of FIG. 2 and seen in the direction -Indicated by arrows;
Fig. 2 is a horizontal section taken along the line II-II of FIG. 1, showing only details close to the cut line;
Fig. 3 is a side elevational view partially in vertical section, of a pair of pulverized coal burners forming part of a group of four similar burners to which the invention is applied, the section being taken along the line III-III of Fig. 5 and viewed in the direction indicated by the arrows;
Fig. 4 is a longitudinal section taken along the line IV-IV of Fig. 5, seen in the direction indicated by the arrows, of a part of the primary air and fuel supply pipe and of an associated impeller or rotor shown in Figo 3, but drawn on a much larger scale than in this figure;
Figs. 5 and 6 are front elevational views of the group of burners shown in Figure 3 showing these at two different operating conditions;
Fig. 7 is a side elevational view, partially in section, of a pair of pulverized coal burners forming part of a group of four such burners, similar to the group, of Figures 5 and 6, to which the invention is applied. . the section being taken along the line VU-VU of Figo 9 and seen in the direction of the arrows;
Fig. 8 is a side elevational view, partially in vertical section, similar to FIG. 7, but showing the burners under different operating conditions
Fig. 9 is a rear elevational view of the group of burners shown in Fig. 7, i.e. these are seen from the left side of this figure;
Fig. 10 is a side elevational view, partially in vertical section, of another construction of one of the burners of the group of pulverized coal burners shown in FIG. 8;
Fig. 11 is a longitudinal vertical section through a slag flow combustion chamber heated by atomized fuel and an associated gas path;
Figo 12 is a fragmentary view showing in section along the line XII-XII of Fig. 11 a part of the front face of a wall of the vault shown in this figure;
Figo 13 is a vertical section of two pulverized fuel burners, one of which is indicated in Figo 11, the section being taken along the line XIII-XIII of this figure and viewed in the direction indicated by the. arrows Fig. 14 is a view similar to FIG. 13 but showing parts of the burners in a different operating position;
Figo 15 is a view similar to Fig. 13but on a larger scale than this one and showing only the upper and lower parts of part of one of the burners;
Fig. 16 is a view similar to FIG. 14, but on a larger scale than this and showing only the upper parts and,
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lower part of one of the burners;
Fig. 17 is a side elevational view partially in vertical section of a pulverized fuel burner shown in FIG.
11, but on a much larger scale than that of this figure and showing only the upper and the lower part of a part of one of the burners, in section on the line XVII-XVII of FIG. 16;
Figs. 18 and 19 are sectional views of a combustion chamber vault similar to that shown in FIG. 13 but showing a variant of the atomized fuel burner under different operating conditions and
Freezes. 20 and 21 are sectional views of a combustion chamber vault similar to that of Figure 13 but showing another variation of the atomized fuel burner in two operating states.
In Figs. 1 and 2, a set or group of four burners 1 of any suitable type capable of burning a fluid fuel, for example oil or pulverized coal, are arranged so as to discharge through burner ports 2 provided in the front wall 3 of the combustion chamber 4 of a steam generator and superheater group of the tubular type with integral hearth, where the front wall 3, the rear wall 5, the wall. side 6, the dividing wall 7, the ceiling 8 and the sole 9 comprise tubes cooled by the circulation of fluid (not indicated in detail) and have radiating heat exchange surfaces, in a known manner.
A side outlet 10 adjacent to the rear wall 5 leads from the combustion chamber 4 to a gas path 11 having vaporizing surfaces formed by tubes 12 connecting an upper cylindrical body of vapor and liquid 13 to a lower cylindrical body of liquid 14.
A convection superheater 15 is also mounted in the gas path 11, near the outlet 10 of the combustion chamber and it comprises tubes 16 connected at their ends to inlet and outlet manifolds 17. The hot gases pass through. the gas path 11 via a duct 18 in a chimney (not shown).
The four burners 1 are established so as to discharge four jets of a mixture of fuel and air towards the rear wall 5 of the combustion chamber, with secondary air coming from a wind box 20 located at the rear. 'outside the front wall 3 of the combustion chamber, being discharged by the slots 2 around the burners. A lumen 21 of smaller diameter than the burner lumens 2 is disposed in the center of the group of burner lumens and receives air from the windbox 20, the amount of air delivered by the lumen 21 being regulated by a register 22, disposed at the outer end of the air lumen 21 and inside the wind box 20.
This damper is preferably of a known type usually employed in the admission of combustion air to oil and pulverized fuel burners associated with integral hearth boilers, and it comprises a non-perforated cylindrical front piece 23 adjacent to the wall. front 3 and a rear part 24 comprising a circular series of curved wings 25 respectively mounted so as to be able to pivot on axes (not shown in detail) perpendicular to the plane of the wall of the hearth, the wings being arranged in such a way that when 'they occupy their closed positions, they form a cylindrical extension of the front piece 23.
In the example considered, the rear end of the air register is closed by a plate 26 and the wings can be made to oscillate on their pivots from their closed positions to their open positions, from the outside of the air box. wind, by means of a rotating shaft 27 provided with an appropriate hydraulic guard (not shown) to its passage through the rear wall 28 of the wind box 20. Each of the burner ports 2 is combined with an air register 30 which may advantageously be of the type described above in connection with the air lumen 21, for the adjustment of the quantity of air delivered by the lumen of the air box.
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In the arrangement of the burners shown in Figs. 1 and 2, the four burners are relatively close to each other and the axes along which they deliver the fuel are parallel to each other, so that the burners produce a common flame.
For an operating state of the steam generator and superheater unit described above, the wings of the air damper 22 combined with the port 21 are in their closed position, and the port 2 does not deliver air, the quantity necessary combustion air being supplied by the burner ports 2 after appropriate adjustment of the position of the air dampers 30.
For another operating state of the group, the wings of the air register 22 combined with the air lumen 21 are at least partially open and air is delivered through the lumen 21.
In order to maintain the total admission of the air supplied to the combustion chamber at the required quantity, the position of the air registers 30 corresponding to the burner ports 2 is suitably adjusted. In this operating state, the air-fuel ratio in the central part or interior region of the common flame rises and as a result the flame is shorter than when all of the combustion air is supplied to the burner lights.
By varying the length of the flame in this way, the temperature of the hot combustion products as they pass through the side gas outlet 10 can be regulated within certain limits, and thus a better control of the final temperature of the gas is obtained. the superheated steam leaving the generator group.
In the embodiment shown in Figs. 3 to 6, a set or group of four pulverized fuel burners 41 is mounted in the front wall 42 of the combustion chamber of an integral hearth boiler such as that shown in FIG. 1 where the walls of the combustion chamber comprise tubes having radiating heat exchange surfaces and where the hot products of combustion after having passed through the combustion chamber in its entire length flow through a lateral gas outlet and then circulate generally moving forward through the bundles of vaporizing tubes and convection superheater tubes.
As shown in Fig. 3, each burner comprises a central pipe 43 disposed perpendicularly to the plane of the wall 42 of the combustion chamber inside a wind box or secondary air chamber 44 and having an outer end curved from top to bottom 45 intended to receive pulverized fuel coming from a pulverizer (not shown) and entrained in the primary air,
to be delivered by a burner lumen 46 provided in the front wall 42. A% part 47 of the pipe 43 near the wall 42 is enveloped in an air register 48 of known type comprising an unperforated cylindrical front part 49 and a rear part 50 provided with a circular series of curved wings 51 mounted respectively so as to pivot on axes (not shown) parallel to the central axis of the pipe 43 and so arranged that when they are in their positions closing, they form the cylindrical extension of the front part 49. An annular plate 52 closes the rear end of the register.
A drive shaft 56 provided at its rear end with a handwheel 57 is mounted in the axis of the portion 47 of the pipe 43 so as to be able to turn therein, and extends through the rear wall 55 of the curved part 45 of the pipe 43. The front end of the shaft 56 is suitably supported in the axis of the pipe 45 and an impeller or rotor 53 is attached to it in such a way that during normal operation of the burner it is at a short distance from the front end 59 of the pipe 43 to the outside thereof (as shown in Figo 3) but can, during periods when the burner considered is out of service, be removed, by the control shaft 56, inside the pipe 43 in a position where it
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is less exposed to the heat of the combustion chamber.
The shape of this rotor or impeller is shown more clearly-
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ment in FIG. 4. A central hub 60 capable of fitting onto the drive shaft 56 to which it is attached to the screw 61, is prevented from rotating on this shaft by projections such as 62 engaging in ra5.nures of 1- 'drive shaft, such as 63, is provided at its front end 64 with a tapered flange 65 s9évasante. towards the front, and is surrounded by three frustoconical rings suitably spaced but overlapping each other 66, 67 and 68, supported in appropriate relative positions with respect to the hub 60 and with respect to each other, by a series of radial rings which have been omitted in the drawing for clarity.
The impeller shown is a molding and comprises a closure part 70 extending over a quarter of the circumference of the impeller 19 and joining the three rings 66, 67 and 68, and the flange 65 on this quarter of a circle so as to close the rings. annular passages inclined towards the outside in the direction of the flow of fuel from the burner, which. otherwise would be open between the ring located furthest inside and the rim on this quarter of a circle.
When the burner is operating under certain conditions, a swirling motion around the pipe 43 is imparted by the curved wings 51 to the secondary air passing through the air register, while the coal and the primary air pass through the central pipe. 43 and are deployed
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by the flange 65 and by the rings 66, 67 and 68 of the impeller 58 which divide the stream and help to ensure an intimate mixing of the coal,
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19atr primary and secondary air., However, as the impeller 58 is blocked over a quarter of its circumference by the closing peoe 70 almost all of the pulverized fuel and 111 primary air is forced to flow through the three other quarters of the impeller.
Secondary air is supplied to the burner nearly over the entire periphery of pulse 58, and as a result
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the air and fuel flow sector corresponding to a quarter of the circumference of the burner adjacent to the sealed quarter of the impeller circumference is richer in air than the other flow sectors.
In the arrangement of the burners shown in Figs. 3 to 6, the four burners are placed at relatively short distances from each other and so that the axes along which they deliver fuel are parallel to each other, at the four angles of a rec-
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tangular of the paro3 of the combustion chamber and they produce a common flame.
When the closed quarter circumference of the four burners are in the positions shown on F1 g. 5 j) 1.1 tends to be insufficient air in the region of the combustion chamber between the axes of the discharges of the four burners 1 and in the central part or inner area of the resulting common flame. It follows that the flame has a greater length than if the fuel and the primary air circulating in the combustion chamber were distributed evenly around the axes of the burners.
On the other hand, if the four impellers are rotated so as to bring their closed quarters into the inverted positions.
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reported on IVF. 6, there is excess combustion air in the region of the combustion chamber between the axes of the discharges, and it follows that the flame will be shorter than if the considered quarters were
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in the positions indicated on Fi go 5 By varying the length of the flame in this way, the temperature of the hot combustion products as they escape from the combustion chamber through the gas outlet can be regulated within certain limits and as a result, better control of the final temperature of the superheated steam leaving the boiler can be obtained.
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The Fi gs. 7 to 9 show the arrangement of a group of four burners 71 in the front wall 42 of an integral furnace boiler. These burners are in substance similar to the burners described above with re-
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Reference to Figs 3 and z except that there is an omission of the shutter part 70 in each of the impellers 58.
However, in this form of execution, the central pipe 43 of each of the four burners 71 is capable of rotating by a small amplitude around an axis which extends transversely to its
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longitudinal axis at a point on this axis located in the plane of 111 a: front x end 59 of the pipe, in a direction such that the four burners can be rotated individually towards a line extending perpendicular to the face of the turned wall 42 towards the combustion chamber from a point centrally in relation to the four burner ports 72 cor-
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corresponding respectively to the four burners.
To this end, the front end of each of the pipes is suitably supported in this region by pivots (not shown) and the rear wall 73 of the wind boot or secondary air chamber 44 is provided with several slots 74 (see Fi g .9) whose longitudinal axes diverge from a common point to allow the li-
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short movement of the pipes 1fr3, these being provided with arcuate etanoheity plates 75 s 9 applying to complementary surfaces 76 of the rear wall 73 around the slots 74 to prevent the escape of secondary air.
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re pressurized from the inside of the secondary air boot 44.
The rear ends of the air registers 48 similarly have slots 77 and arched seal plates 78 mounted on the pipes 43 rest on complementary surfaces 79 of the plates 80 which close the rear ends of the air registers. air. To allow coordination
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of the tilting movement of the four pipes 43, a nut 81 cooperating with a screw 82 which can be turned by means of a handwheel 83 mounted on its rear end and which is suitably supported so as to be able to turn, but is prevented to move longitudinally at its front end 84,
is connected to each of the pipes 43 at points located outside the secondary air box 44 by connecting rods 85, the arrangement being such that when the handwheel 83 is rotated in the opposite direction.
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Milking in a clockwise motion, the nut 81 approaches the rear wall 73 of the secondary air box 44 and the connecting rods 85 rotate the pipes 43 about the axles at their front ends. In this way the pipes can be brought by tilting their positions.
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tions shown in Figo 7 â those shown on Fi go 8.
The pivots of the wings of the air registers are arranged so as to avoid a meeting between the wings and the pipes 43
In use, the pipes 43 can be adjusted in any position between the limit positions shown in Figs. 7 and 8 to vary the direction in which the pipes 43 discharge (as indicated by the arrows) from one position where the axes of the pipes are parallel to each other at a position where the axes of the pipes are inclined
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towards an extension of the axis of shaft 82;
the fuel-to-air ratio in the central part of the common flame., resulting from the combustion of the com-
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busti ble of the four burners increases when the axes of the pipes 43 are made to converge towards each other. Thus an increase in the degree of convergence has the effect of reducing the quantity of air available for the
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combustion in the central part of the common flame and thus extend the time required for combustion as well as the length of the common flame.
The Fi go 10 shows a variant of the construction shown
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on Figes. 7, 8 and 9, where the air damper 48 of each burner is mounted in the front wall 42 of the combustion chamber by means of a toggle joint 90 and the air damper is rigidly connected to the central pipe 43 of the burner so as to move together with it, thus avoiding having to employ arched seals in the rear wall 91 of the damper.
The control of this device is similar to that of the device of Figs. 7., 8 and 9 described above, but the air damper acts as a
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nozzle whose direction regulates the direction of the flow of secondary air into the combustion chamber.
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Fig. 11 indicates a steam generator and superheater group of a known type comprising a vertical combustion chamber 100, with a pulverized coal hearth and slag tap hole, provided with a lateral gas path 101 communicating its upper end with a gas path directed from top to bottom 102, tubular superheaters to con-
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vection 103, 30. being mounted in path 101 and path 102 respectively and an economizer 105 also being mounted in path 102.
A lateral extension 106 starting from the main part 107 of the combustion chamber is delimited by a vertical wall 108 connected by an inclined arc wall 109 to a vertical wall 110 of the main part of the chamber, by a sole 111 and by vertical side walls such as 112. The walls 108, 110 and the arch or vault 109 are lined with tubes 115
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cooled by circulating fluid (see F1.g "33) and the side walls are lined with tubes cooled by circulating fluid such as 116. The pulverized coal burners, one of which is indicated at 117, are arranged to deliver upwards and downwards. down through the arch or the arch 109 between the tubes 115 and towards the floor 111 of the combustion chamber.
A slag discharge opening 118 in the hearth 111 communicates with a slag pit 119 containing water, and during inactivity of the control chamber.
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bastion, the molten slag collected on the sole 111 is discharged continuously through the outlet 118 into the pit or ashtray.
Char burners
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good pulverized are the fuel entrained by a primary air stream in pipes such as 120 and the secondary air supplied by a secondary air boot 121 surrounding the burners.
The atomized fuel burner shown is of the type with multiple nozzles or multiple nozzles where the fuel is delivered into the combustion chamber by a group of burners or nozzles 122 suitably arranged in rows facing the gaps between pairs of adjacent tubes 115
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lining the vault 109, as west shown on the F3 go 12, which also shows the elongated shape of the cross section of the nozzles or nozzles 122.
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The flow of fuel and primary air is brought through a pipe 120 to a separator or a flow divider 123 whose path is subdivided (see Fig. 16) by a series of transverse dividing bars 124
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cross section intersecting from bottom to top and evenly spaced to divide the passage into a series of twelve grooves arranged side by side 125 of similar passage section.
The inlet ends 126 of twelve flow tubes 127 are all connected to the grooves 125 of the divider 123 and their outlet ends 128 are connected to the nozzles 1220.
As shown in FIG. 13, the twelve flow tubes 127 are arranged in three groups 130a, 130b and 130e, each comprising four tubes, the nozzles corresponding to the tubes of a group always discharging.
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your entre.les 115 tubes of the same pair.
The tubes of group 130b are fixed by their inlet ends 126 to the divider 123 and by their outlet ends 128 to the nozzles 122b which are themselves fixed to the tubes 115 of the vault 103, but the tubes of the groups 130a and 130o serving the outer rows of nozzles, are mounted at their ends in such a manner
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that their outlet ends 128a and 128a can be moved a small amount laterally in order to allow the flow direction of the associated nozzles 122a, 122e of the outer rows to be varied between a direction normal to the face of the arch 109 and an inclined direction transversely with respect to the tubes 115 towards the flow axes of the nozzles 122 associated with the tubes of the 130bo group For this purpose,
the outlet ends 128a of the group 130a each have a head 131 (see Fig. 16) comprising arcuate portions located on the surface of a cylinder having a parallel axis.
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leles to tubes 115 and s9adapting to the interior of a complementary shaped socket 132 arranged on nozzles 122a so as to form a toggle joint allowing angular displacement of a certain amplitude
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between 111 axis of the end part 9 of each of the tubes and its associated nozzle 0;
. Near the end if killed near the wall packing tubes 115, the nozzles 122a are provided with transverse pivots or journals.
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133 which fit into notches 134 formed in blocks 135 attached to pairs of adjacent tubes 115. Near its inlet end 126, each of the tubes of group 130a has a rectangular cross section and surface area d. the end of the tube is machined to form part of a cylindrical surface, as indicated at 136 in Figs; 1516 and 17.
The divider 123 has complementary shaped surfaces 137 to come into contact with the surfaces 136, in order to ensure a suitable seal between the tubes of the group 130a and the divider 123, when the tubes. bes of this group occupy positions @. of variable inclination relative to the axes of the corresponding grooves 125 of the divider. The cooperating surfaces 136, 137 corresponding to each tube are kept in contact to ensure a fluid-tight seal by the pressure of a pair of compression springs 140 respectively mounted on bolts 141 screwed into the divider on either side of the tube. 1? End 126 of tube 127 and bearing at their ends against the heads of bolts 141 and ears 142 fixed by welding on either side of the tube.
The bolts 141 pass through the ears 142 with sufficient play to allow the ears to tilt relative to the bolts.
The coordination of the movement of the four tubes of group 130a is obtained by means of a single control device which is only shown in Figs. 15 and 16 and consists of a plate 143 in which is formed a slot 144 intended to receive the four tubes 127. Of the group near their ends 131 and which is connected by sets of connecting rods (not shown) passing through a joint airtight seal to a control mechanism placed outside the secondary air box 121.
The connection of the four tubes of group 130c with the divider 123 and with their nozzles 122e is similar to that of the tubes of group 130a with the divider and with their nozzles. The nozzles 122c are provided with pivots or journals which engage in grooves formed in blocks attached to pairs of adjacent tubes 115, the grooves of these blocks being inclined in opposite directions from the grooves 134 of the blocks 135. The four tubes are provided with a single mechanism (not shown) to ensure their coordinated movement.
During operation of the atomized fuel burner, the direction of flow of atomized fuel and primary air through the burner nozzles of groups 130a and 130c may be parallel to the direction of flow of atomized fuel and primary air through the nozzles. of burners of group 130b, as indicated by the arrows in Fig. 13, or be inclined with respect to the flow rate of the nozzles of group 130b, as shown in FIG. 14, the distance between the surface of the wall of the vault 109 and the common line on which the fuel flow axes of the nozzles of the different rows meet depending on the directions in which the nozzles 122a and 122c discharge.
As the secondary air inlet through the part of the vault 109 of the fireplace occupied by the burner is hardly changed by the inclination of the nozzles inwards in the outdoor units - 130a and 130c , when the nozzles are inclined inwards, as shown in FIG. 14, the central part or core of the flame produced by the combustion of the fuel delivered by all the nozzles in the group is poor in air, which has the effect of reducing the rate of combustion in the core of the flame and of '' increase the length of the flame.
By increasing the length of the flame it is possible to maintain the slag collected on the hearth 111 of the combustion chamber in a desired state of fluidity, despite the variations in the characteristics of the fuel supplied to the burners and the variations in the rate of the fire. following changes in the load of the steam generator combined with the combustion chamber. As a result, the chamber can be maintained
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combustion in service at lower fire rates than would otherwise be necessary. ;.
Likewise, by varying the length of the flame in this way, the temperature of the hot products of combustion can be regulated within certain limits when they enter the lateral gas path, and as a result, a better adjustment of the final temperature of the superheated steam leaving the installation,
Figs. 18 and 19 show a variation of the pulverized fuel burner arrangement applied to flame combustion chamber hearths passing from top to bottom through an inclined vault, such as that shown in FIG. 11.
In this embodiment, pulverized fuel entrained in a primary air stream is sent through pipes 150 into the combustion chamber 151 between the tubes 152 cooled by the circulation of fluid which line the wall of the combustion chamber. vault 153. The secondary air is supplied to the combustion chamber by a windbox or secondary air chamber 154 through nozzles 155, two nozzles being associated with each pipe 150 on either side of the chamber. this one.
The nozzles 155 are supported so as to be able to pivot so that they can occupy the positions shown in FIG. 18, where they discharge in a direction parallel to the direction of flow of pipes 150, or the positions shown in FIG. 19 where the flow rates through the two nozzles located on either side of a pipe 150 are inclined internally towards the flow rate of this pipe, or intermediate positions. Appropriate linkages indicated at 156 and associated with the pipes 150, coordinate the movement of the pair of nozzles located on either side of the pipe in question.
During the operation of the pulverized fuel burners, described above, the length of the flame produced by the combustion of the fuel supplied by one of the pipes 150 can be varied, by varying the inclination of the pair of nozzles. Associates 155. Thus, when the secondary air is directed towards the core of the flame, as is the case when the nozzles are inclined inward as is shown in FIG. 19, the flame produced is shorter than when the secondary air is drawn parallel to the flow of pipe 150, as is the case when the nozzles are placed as shown in FIG. 18.
Figs 20 and 21 show another form of pulverized fuel burner applied to a downward flame combustion chamber hearth passing through an inclined vault, such as that shown in Fig. 11. In this form of exéoution, the pulverized fuel entrained in a current of primary air, is brought to the combustion chamber 160 between tubes with cooling by fluid circulation 161 lining the wall of the vault 162 by three pipes 163. Secondary air is supplied to the combustion chamber via a secondary air box 164 through nozzles or nozzle openings 165.
The two outer pipes 163 are pivotally supported near the tubes 161 and are provided with airtight seals (not shown) at the points where they pass through the top wall 166 of the secondary air duct or box 164. A linkage indicated at 167 allows the directions of the axes of the outer pair of pipes 163 to be varied, from the outside of the secondary air box, between the directions shown in FIG. 20 where the axes of the two outer pipes are inclined inwardly towards the axis of the central pipe, and the directions shown in FIG. 21,, where the axes of the three pipes are parallel to each other.
During the operation of the atomized fuel burner described above, the length of the flame produced by the combustion of the fuel supplied by the three pipes 163 can be varied by varying the inclination of the two outer pipes. Thus, when the fuel streams from the outer pipes are directed internally to the fuel stream from the central pipe, a concentration is obtained.
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fuel and the central part or core of the common flame suffers from a lack of air while the flame produced is longer than that produced when the axes of the three pipes 163 are parallel, as 0 'is shown in FIG. 21.
CLAIMS.
1. Combustion chamber comprising radiating heat exchange surfaces, arranged to be heated by flame producing burners, characterized in that devices are provided for adjusting the rate of combustion in an internal region of the flame and hence the length of it.