BE519682A - - Google Patents

Description

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  PERFECTIONNEMENTS AUX FOYERS CYCLONE ET A LEUR MODE DE FONCTIONNEMENT. 



   Cette invention concerne les foyers cyclone et leur mode de fonctionnement. Lorsqu'on emploie du charbon cokéfiant dans un foyer cyclone, l'introduction du combustible et de 1'air véhiculaire dans la chambre de combustion d'une manière propre à produire un violent tourbillonnement donne lieu à des perturbations, parce que les particules de charbon se ramollissent avant distillation des matières volatiles,qu'elles tendent à adhérer aux surfaces et que la cokéfaction des particules adhérentes provoque des accumulations de coke. Ces accumulations nuisent à la combustion et lorsqu'elles se rompent,il se produit une forte perte de cendres volantes. 



   En raison de la grande vitesse dont sont animés les gaz de combustion, le temps pendant lequel ils restent dans un foyer cyclone est court. Par exemple, dans un foyer ayant une capacité de   5.000.000     k.cal.   par heure et par mètre cube, le temps est d'environ un dixième de seconde. 



  Alors que les particules de combustible sont retenues par la pellicule de scorie en fusion sur les parois périphériques de la chambre de combustion, les particules les plus fines sont entraînées par les gaz. Comme le combustible à son entrée dans la chambre de combustion est   dégazéifié   et rendu propre à la combustion, une partie de la chambre de combustion est perdue gour la combustion et ceci est désavantageux,particulièrement au point de vue de l'énergie de la grande vitesse de tourbillonnement perdue dans cette partie. 



   Un but de   l'invention   est de réduire ou d'éviter le danger des accumulations de coke dans les chambres de foyers cyclone. Un autre but est de permettre à l'espace intérieur de la chambre de combustion d'un foyer   cyclone   d'être employé plus effectivement pour la combustion. 



   La présente invention comprend le procédé pour brûler un charbon cokéfiant qui consiste à entraîner des particules de charbon dans un cou- 

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 rant d'air véhiculaire, à chauffer les particules en suspension pour   effec-   tuer la transformation des particules en coke, à envoyer le courant d'air véhiculaire et les particules de coke dans une chambre de foyer cyclone, à fournir de l'air comburant à la chambre du foyer, à provoquer un mouvement de tourbillonnement combiné autour de la chambre de combustion du foyer et un mouvement axial le long de celle-ci de l'air et des particules de coke et à brûler les particules de coke dans la chambre du foyer à une température dépassant la température de fusion de la cendre continue dans les particules. 



   L'invention comprend aussi un foyer cyclone   'où,des   dispositifs pour envoyer des particules de combustible dans la chambre du foyer comportent une chambre de combustion préliminaire ou de préparation à parois réfractaires qui est agencée pour conduire le courant véhiculaire et les particules entraînées à une vitesse relativement faible vers la chambre du foyer pendant la préparation des particules par transformation en coke par chauffage et qui s'ouvre dans la chambre du foyer. 



   On décrira maintenant l'invention à titre d'exemple en se référant aux dessins partiellement schématiques ci-annexés, dans lesquels : 
Fig. 1 est une coupe verticale longitudinale d'une forme d'exécution du foyer cyclone comprenant une chambre de combustion préliminaire ou de préparation. 



   Fig. 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la fig. 1. 



   Fig. 3 est une coupe verticale longitudinale d'une autre forme d'exécution du foyer cyclone comportant une chambre de combustion préliminaire ou de préparation, et 
Fig. 4 est une coupe horizontale suivant la ligne   IV-IV   de la fig.   3.   



   Sur les figs. 1 et 2, le foyer cyclone comprend une partie cylindrique à double paroi 1, dont la surface intérieure est garnie de matière réfractaire 3 et qui est pourvue de dispositifs appropriés pour faire circuler un fluide de refroidissement tel que de l'eau dans l'espace 2 entre les parois. La paroi avant 14 de la chambre de combustion 15 qui est aussi garnie de matière réfractaire est pourvue d'un conduit central 4 servant à l'introduction de l'air tertiaire ou utilisé comme regard. L'extrémité arrière de la chambre de combustion s'ouvre dans un parcours de gaz ou l'équivalente pour le passage des gaz venant de la chambre de com-   bustion.   



   La chambre de combustion 15 du foyer cyclone communique à proximité de la paroi avant 14 avec une chambre de combustion préliminaire ou de préparation 5 présentant un axe vertical perpendiculaire ou   approxi-   mativement perpendiculaire à l'axe de la chambre du foyer cyclone. La chambre de préparation s'ouvre librement dans la chambre du foyer cyclone, les parois avant et arrière de la chambre de préparation s'évasant légèrement à l'extrémité inférieure de la chambre, comme c'est représenté sur la fig.l. 



  La chambre de préparation est formée par une enveloppe en tôle 7 garnie intérieurement de matière réfractaire 7 et est pourvue à son extrémité supérieure   d'une   tête mélangeuse 8. 



   La tête mélangeuse 8 en tôle d'acier forme un compartiment divisé par une cloison 9 et s'ouvrant vers le bas dans la chambre de préparation et elle est pourvue d'entrées avant et arrière 10 et 11 pour le combustible et l'air vehiculaire. dirigées en sens opposés vers la cloison 9. 



   Une tuyère à air secondaire 12 disposée à peu près tangentiellement par rapport à la paroi périphérique de la chambre du foyer cyclone est agencée pour refouler de l'air à grande vitesse en travers de la   scr-   tie de la chambre de préparation. Des tuyères à air secondaire 13 sont dirigées dans le même sens que la tuyère 12. 

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   La chambre de préparation 5 sert de chambre de chauffe où les particules de charbon restent en suspension   jusqu'à   ce qu'elles ne soient plus visqueuses et que du coke solide ait été formé. Des essais ont montré que les particules de charbon qui. ont été traitées ainsi, peuvent être pro- jetées à 1'état de coke contre la paroi de la chambre du foyer cyclone sans y adhérer. Dans une chambre de préparation verticale pourvue d'une sortie à la base, le temps pendant lequel il est nécessaire de retenir les particu- les peut être atteint dans une chambre de préparation relativement courte, attendu qu'on peut employer une vitesse de   l'air   qui si elle convertit en vitesse correspondante de l'air à l'état froid est de 2 à 3 mètres par se- conde.

   Lorsque la circulation dans une chambre de préparation n'est pas verticalement descendante, une vitesse plus élevée peut être nécessaire pour maintenir les particules en suspension. En raison de sa faible vites- se, il ne faut que peu de force motrice pour maintenir le courant dans la chambre de préparation. 



   En service, des courants d'air véhiculaire et de particules de charbon entraînées sont amenés par les entrées 10 et 11 et viennent frapper la cloison 9, de telle sorte qu'ils sont déployés vers l'extérieur et qu'on obtient un mélange approximativement uniforme de particules et d'air dans le courant circulant de haut en bas dans la chambre de préparation, qui agit à une température suffisamment élevée pour effectuer la transformation des particules de charbon en coke.

   Le courant qui passe de la chambre de préparation dans la chambre du foyer où la combustion s'achève à une température supérieure à celle de la fusion des cendres du charbon, est soumise à la décharge d'air secondaire par la tuyère 12, ce qui a pour effet de faire tourbillonner le courant autour de la chambre du foyer, le tourbillonnement étant maintenu par une autre arrivée d'air secondaire admis par les tuyères 13. 



   Sur les figs. 3 et 4, le foyer cyclone, dont l'axe est vertical, comprend une paroi cylindrique 20 autour d'une partie supérieure de laquelle est formée une chambre de préparation annulaire concentrique 21 pourvue à son extrémité inférieure d'une sortie communiquant avec la chambre 22 du foyer cyclone et formée par une couronne circulaire de lumières 23 ménagées dans la partie de la paroi 20 séparant les deux chambres.

   Dans une région supérieure de la chambre de préparation 21 s'ouvrent plusieurs entrées circonférentiellement espacées et dirigées tangentiellement   24   pour   l'air   porteur et le charbon et les lumières 23, qui constituent une sortie pratiquement libre, sont inclinées dans le même sens que les entrées   24.   En dessous des lumières 23, le foyer cyclone présente un certain nombre de tuyères à air secondaire espacées circonférentiellement 25 destinées à admettre de l'air secondaire tangentiellement ou à peu près tangentiellement à la paroi périphérique de la chambre du foyer cyclone, à une vitesse élevée et dans le même sens de tourbillonnement que celui imprimé à l'air véhiculaire et aux particules de combustible.

   Le fond de la chambre du foyer cyclone 22 est incliné de haut en bas vers une sortie 26 pour la scorie en fusion et le sommet de cette chambre est incliné de bas en haut et se raccorde à un goulot de sortie des gaz 27. 



   Un système de tubes vaporisants commun sert à refroidir les parois de la chambre du foyer cyclone et de la chambre de préparation, les parois comprenant des tubes vaporisants convenablement reliés au système circulatoire d'un générateur de vapeur, pourvus de pointes qui y sont soudées et garnis de matière réfractaire 28 qui ferme hermétiquement les espaces entre les tubes ou contribue à former les lumières 23. Ainsi la majorité des sections de tubes 29 qui servent de tubes de paroi et de tubes de fond pour la partie inférieure de la chambre du foyer cyclone et qui garnissent les parois divergentes de la sortie des scories 26, se prolongent pour former des sections de tubes 30 dans la paroi extérieure de la chambre de préparation 21.

   Les sections de tubes restants 29 s'étendent entre les lumières 23 et au-dessus de celles-ci elles sont ramifiées pour former un plus grand nombre de sections de tubes 31 dans la partie de la paroi de la 

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 chambre du foyer cyclone séparant cette chambre de la chambre de préparation. 



  Au-dessus de celle-ci les sections de tubes 31 et les sections de tubes 30 se réunissent pour former un nombre approprié de sections de tubes 32 dans le ciel de la chambre du foyer cyclone et la paroi du goulot 27. 



   En service, l'air véhiculaire et les particules de charbon admis par les entrées 24 circulent relativement lentement autour de la chambre de préparation 21 où la combustion est commencée et les particules, par suite de leur chauffage, de leur ramollissement et de leur   dégazéification,   sont transformées en coke. Le courant fluide venant des lumières 23 en tourbillonnant dans le même sens que l'air secondaire venant des tuyères 25 est accéléré par l'air secondaire qui pénètre dans la chambre 22 du foyer cyclone à une grande vitesse. Dans cette chambre, la combustion s'achève à une haute température et la scorie en fusion est recueillie et évacuée par la sortie des scories 26, tandis que les gaz de combustion passent par le goulot' 27. 



   Si on le désire, la chambre de préparation peut être placée à un niveau plus élevé ou plus bas par rapport à la chambre du foyer cyclpne que dans la disposition représentée. Par exemple, la chambre de préparation peut être disposée autour du goulot de sortie des gaz et ses lumières de sortie peuvent être ménagées dans le ciel de la chambre du foyer cyclone. 



   Dans la chambre du foyer cyclone représentée sur les figs. 



  3 et 4, la préparation du combustible est effectuée en dépensant peu de   fcr-   ce motrice, la chaleur est maintenue vu que la chambre de préparation entoure la chambre du foyer cyclone, l'encombrement est réduit et l'économie de matériaux est assurée. En outre, la disposition permet d'adapter la   con---   struction aux circonstances, particulièrement sous le rapport de   l'introduc-   tion de l'air porteur. 



   REVENDICATIONS.,     
1.- Procédé pour brûler un charbon cokéfiant dans un foyer cyclone où un mouvement combiné de tourbillonnement autour de la chambre du foyer et de déplacement axial le long de celle-ci de l'air et des particules de combustible a lieu pendant la combustion du combustible à des températures supérieures à la température de fusion de la cendre contenue dans les particules, caractérisé en ce que les particules de charbon entraînées dans un courant d'air véhiculaire sont chauffées à l'état de suspension pour transformer les particules en coke, et le courant véhiculaire et les particules à l'état de coke sont admis dans la chambre du foyer cyclone pour y brûler le coke.

Claims (1)

1. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de circulation du courant véhiculaire pendant la transformation des particules en coke est faible par rapport à la vitesse du courant d'air dans la chambre de combustion.

   30- Procédé suivant les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le courant véhiculaire pénètre dans la chambre de combustion à une faible vitesse et est accéléré par un courant dair secondaire à grande vi- tesse.

   4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'un courant d'air à grande vitesse dirigé tangentiellement ou à peu près tangentiellement par rapport à la chambre de combustion du foyer et transversalement au courant d'air véhiculaire et de particules de coke entrant imprime un mouvement de tourbillonnement à ce dernier dans la chambre de combustion.

   5.- Procédé suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le courant véhiculaire et les particules en- <Desc/Clms Page number 5> traînées sont envoyés dans une chambre de combustion préliminaire ou de préparation à parois réfractaires où le ramollissement des particules et la vo- lat3.lisation sont effectués et qui s'ouvre dans la chambre du foyer.

   6. - Foyer cyclone pour la réalisation du procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des dispositifs pour envoyer des particules de combustible dans la chambre du foyer comprennent une chambre de combustion préliminaire ou de préparation à parois réfractaires qui est agencée pour conduire le courant véhiculaire et les particules entraînées à uns vitesse relativement faible vers la chambre du foyer pendant la préparation des particules par transformation en coke par chauffage et qui s'ouvre dans la chambre du foyer.

   7. - Foyer cyclone suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre de préparation s'ouvre dans la chambre du foyer librement ou en substance librement.

   8.- Foyer cyclone suivant les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'axe de la chambre de préparation est perpendiculaire à l'axe de la chambre du foyer.

   9. - Foyer cyclone suivant les revendications 6, 7 ou S, caractérisé en ce que la chambre de préparation est pourvue à son extrémité opposée à celle où se trouve la chambre du foyer cyclone d'un dispositif d'amenée du combustible sous forme d'une tête mélangeuse comprenant des entrées pour le combustible et l'air véhiculaire dirigées en sens opposés et séparées par une paroi d'impact.

   10.- Foyer cyclone suivant l'une ou l'autre des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le foyer cyclone s'étend horizontalement et la chambre de préparation est verticale et sa sortie se trouve à son extrémité inférieure.

   Il.- Foyer cyclone suivant la revendication 10, caractérisé en ce que la chambre de préparation est aménagée pour une vitesse du courant d'air véhiculaire qui, convertie en la vitesse correspondante de l'air à l'état froid, est de 2 à 3 mètres par seconde.

   12.- Foyer cyclone suivant l'une ou l'autre des revendications 6 à 11, caractérisé en ce qu'une entrée d'air secondaire tangentielle ou pratiquement tangentielle à la paroi périphérique de la chambre du foyer cyclone est établie de manière à souffler en travers de la sortie de la chambre de préparation.

   13.- Foyer cyclone suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la chambre de préparation s'étend annulairement autour de l'axe de la chambre du foyer et est pourvue de dispositifs destinés à faire circuler le courant véhiculaire et les particules entraînées àutour de la chambre de préparation.

   14.- Foyer cyclone suivant la revendication 13, caractérisé en ce que la chambre de préparation entoure la chambre du foyer.

   15. - Foyer cyclone suivant la revendication 14, caractérisé en ce que la chambre de préparation entoure la chambre du foyer sur une partie seulement de sa longueur.

   16.- Foyer cyclone suivant la revendication 13, caractérisé en ce que le foyer cyclone présente un goulot de sortie des gaz de diamètre plus petit que celui de la chambre du foyer, et la chambre de préparation entoure le goulot.

   17.- Foyer cyclone suivant l'une ou l'autre des revendications 13 à 16, caractérisé en ce qu'un système de tubes vaporisants commun sert à refroidir les parois du foyer cyclone et de la chambre de préparation ces parois comprenant des tubes garnis de matière réfractaire.

   18.- Foyer cyclone suivant la revendication 15, caractérisé <Desc/Clms Page number 6> en ce qu'un système de tubes vaporisants commun sert à refroidir les parois de la chambre du foyer cyclone et de la chambre de préparation, ces parois comprenant des tubes garnis de matière réfractaire, et en ce que des tubes dans une paroi commune séparant la chambre du foyer et la chambre de préparation sont branchés sur un petit nombre de tubes s'étendant entre les lumières disposées en cercle qui constituent une sortie de la chambre de préparation dans la chambre de foyer.

   19.- Foyer cyclone suivant la revendication 17, caractérisé en ce que des lumières sont ménagées entre les tubes de refroidissement dans une paroi commune séparant la chambre de préparation et la chambre de combustion pour constituer une sortie de la chambre de préparation dans la chambre de combustion.

   20. - Foyer cyclone suivant les revendications 18 ou 19, caractérisé en ce que les lumières sont disposées de manière à diriger l'air véhiculaire dans la chambre de combustion du foyer dans le même sens de tourbillonnement que celui imprimé à l'air secondaire.

   21. - Foyer cyclone suivant l'une ou l'autre des revendications 13 à 20, caractérisé en ce que la chambre de préparation présente une série d'entrées tangentielles ou pratiquement tangentielles, espacées circonféren- tiellement, pour l'air porteur et les particules entraînées.

   22.- Foyer cyclone suivant l'une ou l'autre des revendications 13 à 21, caractérisé en ce que 1'9 axe de la chambre du foyer est vertical et la chambre de préparation présente des orifices d'entrée à sa partie supérieure et une sortie à son extrémité inférieure.

   23. - Foyer cyclone disposé et destiné à fonctionner en substance comme décrit ci-dessus avec référence aux figs. 1 et 2 et aux figs. 3 et 4 des dessins annexés.