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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS DE COMBUSTION.
Cette invention se rapporte aux appareils de combustion et concerne des perfectionnements aux dispositifs d'alimentation en combustible de ces appareils et plus particulièrement des appareils du genre comprenant un foyer cyclone spécialement propre à brûler des combustibles solides à teneur en cendre sous une forme grossièrement pulvérisée ou "granulaire" et dans des conditions qui donnent 13 eu à des températures au foyer qui dépassent la température de fusion de la cendre, de telle sorte que la cendre résiduelle peut être enlevée du foyer à 19 état de scorie en fusion.
Les com- bustjbles "granulaires" normalement employés dans ces foyers ont des particules de 3/8 de pouce (9,5mm) et moins,et par suite du broyage ils contiennent une certaine proportion de particules fines semblables à la poussière.
Un foyer cyclone du genre mentionné est décrit dans le brevet n 465.146 de la demanderesse.
Un foyer cyclone de construction usuelle est de section transversale circulaire et disposé horizontalement; il comprend une chambre de foyer dans laquelle le combustible en ignition et l'air sont forcés de se mouvoir suivant une trajectoire approximativement hélicoïdale le long de la paroi circonférentielle au moment où ils sont déchargés d'une chambre d'en- trée de combustible en un courant tourbillonnant à grande vitesse. Le combustible à brûler est introduit dans la chambre d'entrée du combustible tangentiellement dans un courant d'air primaire à grande vitesse pqrtant les particules de combustible solides en suspension.
La majeure partie de l'air comburant est amenée comme air secondaire préchauffé, par une entrée d'air secondaire disposée tangentiellement et s'étendant longitudinalement par rapport à la chambre de combustion du foyer. Un courant tourbillonnant d'air tertiaire préchauffé peut aussi être amené dans la chambre d'entrée du combustible en provenance d'une chambre contiguë' et être introduit axialement par rapport au courant d'air primaire et de combustible.
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Le conduit d'amenée du courant d'air véhiculaire et de combustible du foyer cyclone indiqué sur les Figs. 3 à 9 du brevet précité a une largeur décroissant vers l'extrémité de sa chambre d'entrée de combustible, et sa section de passage effective et par conséquent la vitesse du courant de combustible et d'air entrant sont réglables par un régistre ou clapet articulé le long du coté intérieur du conduit et destiné à maintenir le courant entrant d'air primaire ou véhiculaire et de combustible granulaire réparti le long de la paroi périphérique de la chambre d'entrée de combustible.
Un mouvement hélicoïdal est imprimé au courant de charbon et d'air par la chambre d'entrée de combustible et le courant tourbillonnant se déplace axialement par rapport à la chambre du foyer suivant une trajectoire hélicoïdale le long de la paroi circulaire du foyer recouverte de scorie. On a constaté que lorsqu'on fait mouvoir un tel registre ou clapet articulé autour de son axe de pivotement pour l'amener dans des positions où il exerce une action d'étranglement sur le courant entrant d'air primaire et de combustible, un courant de remous tend à se produire- dans l'espace résultant du côté du registre correspondant à la chambre d'entrée, par suite du changement de configuration de la paroi interne qui est ainsi produit d'une manière inhérente dans le conduit d'amenée d'air primaire et de combustible.
La présente invention procure une disposition de registre perfectionnée pour régler la décharge d'un conduit d'arrivée d'air primaire et de combustible à une chambre d'entrée de combustible, ce dispositif étant de construction simple, facile à commander et permettant déviter largement ou totalement les courants de remous du côté chambre du registre à proximité de l'entrée de la chambre d'admission de combustible, même lorsque le registre est amené presque dans sa position de fermeture.
L'appareil de combustion suivant la présente invention comprend une chambre d'entrée de combustible destinée à fournir un courant tourbillonnant de combustible et d'air véhiculaire à une chambre de foyer et - possédant une paroi périphérique courbe et un conduit d'amenée de combustible et d'air véhiculaire à parois courbes en regard, convergeant vers'une ouverture d'entrée ménagée dans la paroi périphérique à laquelle se raccorde l'une des parois courbes tandis que la seconde paroi courbe est pourvue d'un registre réglable présentant une courbure correspondant à celle de la paroi, pouvant glisser transversalement par rapport à l'ouverture d'entrée et susceptible d'être amené dans une position d'étranglement,
dans laquelle le registre forme en substance un prolongement de la surface de guidage courbe de la paroi périphérique de la chambre d'entrée.
L'invention sera décrite oi-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en coupe verticale, très schématique, d'un foyer cyclone comprenant une section d'entrée de combustible suivant l'invention et d'une partie adjacente d'une chaudière à vapeur dont fait partie le foyer cyclone ; Fig. 2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la Fig. 3;
Fig. 3 est une coupe verticale suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2, et
Fig 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3.
La foyer cyclone 10 représenté sur la Fig. 1 fait partie d'un groupe générateur de vapeur 11 et est du type général représenté sur les Figs. 3 à 9 du Brevet mentionné précédemment. Le foyer est alimenté d'un combustible broyé ou granulaire, tel que du charbon gras ou demi-gras, qui lui est amené dans un courant tourbillonnant d'air primaire ou véhiculaire préchauffé provenant d'une chambre d'entrée de combustible 14. L'air préchauffé est amené à grande vitesse à la chambre de foyer 12 par des entrées d'air secondaire 15 disposées tangentiellement, qui s'étendent dans le sens
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de la longueur de la chambre.
Un courant d'air tertiaire tourbillonnant peut aussi être amené à.la chambre d'entrée de combustible 14 en provenan- ce d'une chambre d'air tertiaire 17 qui débite axialement par rapport à cel- le-ci. Les produits de la combustion de la chambre 12 du foyer cyclone pé- nètrent dans une chambre de combustion secondaire contiguë 16 où des tubes vaporisants garnis de réfractaire forment une arche réfléchissante 18 et un écran à scorie 20, avec lesquels les produits de la combustion viennent suc- cessivement en contact.
La chambre de combustion 12 a une section transver- sale circulaire sur toute sa longueur et elle est entourée d'une chemisé d'eau annulaire 21 pourvue d'une entrée d'eau 22 et de sorties 24 qui sont reliées au système de csPcu1ation de fluide du groupe générateur de vapeur.
Un goulet rentrant 26 à refroidissement par circulation de fluide est délimité par un serpentin tubulaire hélicoïdal 28 s'évasant vers l'intérieur pour mettre la chambre de combustion 12 du foyer cyclone en communication avec la chambre de combustion secondaire 16. Une ouverture (non représentée) est ménagée.au-dessous du goulet 26 pour permettre à la scorie liquide de s'écouler de la chambre 12 dans la chambre de combustion secondaire, d'où elle passe par une sortie 29 dans un puisard à scorie 30.
La section d'entrée de combustible du foyer cyclone est construite de façon à maintenir un débit à grande vitesse du courant tourbillonnant de combustible granulaire et d'air dans la chambre de combustion 12 du foyer pour une large gamme de charges, sans usure indésirable des organes de guidage du combustible et avec une chute de pression minimum dans cette section du groupe. La chambre d'entrée de combustible 14 est de section transversale circulaire et approximativement coaxiale à la chambre 12 du foyer. La chambre 14 s'évase légèrement vers l'intérieur et son extrémité interne est raccordée par des rebords 32 à une section d'extrémité extérieure tronconique 34 de la chambre 12 du foyer.
La chambre d'entrée de combustible 14 est délimitée par une plaque circulaire 36 formant la parpi périphérique de la chambre qui est pourvue d'une ouverture d'entrée de combustible rectangulaire 38 en segment à proximité de la partie Inférieure de la chambre. Une plaque concentrique 39 se joint à la plaque 36 et à des plaques latérales pour former une chemise de refroidissement pour la chambre 14, des raccords d'entrée et de sortie du fluide de refroidissement appropriés était aménagés. Le coté extérieur de la chambre 14 est fermé par une plaque 40 pourvue d'une ouverture ellipsoïdale 41 qui y est ménagée centralement pour l'entrée du courant tourbillonnant d'air tertiaire venant de la chambre à air tertiaire 17.
L"entrée 38 de la chambre d'entrée de combustible est racqordée à une source appropriée de combustible granulaire et d'air primaire à haute pression par l'intermédiaire d'un conduit d'amenée de combustible et d'air véhiculaire 50. Comme c'est indiqué sur les Figs. 2 et 3, l'extrémi- té inférieure du conduit 50 présente une section transversale interne rectangulaire, ce conduit étant formé par des plaques latérales verticales parallèles 52 et 54,dont la seconde est un prolongement de la plaque 40, et par une paire de plaques courbes convergentes 56 et 58, ayant chacune un rayon de courbure constant, qui s'étendent entre les plaques latérales 52 et 54.
La plaque 58 se raccorde graduellement à la plaque circulaire 36, les bords des plaques qui s'adaptent bout à bout étant soudés ensemble. L'extrémité inférieure de la plaque 56 se termine légèrement au-dessus et au delà de l'extrémité en regard de la plaque circulaire 36, en laissant entre elles un érpit passage 60.
Dans cette disposition, le courant d'air primaire et de combustible granulaire circule de haut en bas dans le conduit 50 à une vitesse progressivement croissante et pénètre dans la chambre d'entrée de combustible 14 par l'entrée 38, la vitesse du courant et la courbure continue des plaques 58 et 36 obligeant le courant à rester en contact intime avec la surface de guidage courbe formée par la paroi périphérique de la chambre 14 jusqu'à ce qu'il quitte l'extrémité intérieure de celle-ci.
En fonctionnement, la section de passage effective de l'ex- trémité de décharge du conduit 50, et par conséquent la vitesse du courant
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d'air primaire et de combustible qui pénètre dans la chambre d'entrée 14 du combustible, sont réglées par un registre régulateur 62 actionné à la main.
Comme c'est représenté, le registre régulateur 62 présente une courbure correspondant à celle de la plaque 56 et se trouve en contact de glissement avec la face de celle-ci la plus proche de la chambre d'entrée du combustible. Le registre peut se déplacer suivant un arc de même courbure que cette plaque, comme c'est représenté en traits de chaînette sur la Fig. 3, de haut en bas à travers la fente 60 et transversalement à l'ouverture d'entrée 38 de manière à réduire la hauteur de cette ouverture et par conséquent sa section de passage effective.
L'extrémité inférieure du registre 62 est di= rigée légèrement vers l'intérieur par rapport à la chambre d'entrée de combustible 14, de telle sorte que la courbe de la surface du registre la plus proche de la chambre d'entrée de combustible est tangentielle à la courbe de la surface interne de la plaque 36 en un point situé à peu près au milieu de l'ouverture d'entrée de combustible 38. La plaque-registre est guidée dans son mouvement par-des barres de guidage latérales 64 pourvues d'oreilles 66 soudées à des prolongements des plaques latérales 52 et 54 du conduit.
On peut faire mouvoir la plaque-registre suivant son parcours arqué au moyen d'une paire d'oreilles 68 convenablement espacées sur la face de cette plaque la plus proche de la chambre d'entrée de combustible et reliées par des bielles 70 et des leviers 72 à un arbre 74, monté de manière à pouvoir tourner, auquel les leviers 72 sont soudés et qui est pourvu d'un levier de commande extérieur 76.
Dans la disposition décrite, le mélange combustible d'air primaire et de combustible descend dans le conduit d'amenée de combustible 50 et pénètre dans la chambre d'entrée de combustible 14 à proximité de la partie inférieure de celle-ci. On règle la vitesse du mélange entrant de combustible et d'air sans modifier la position du courant combustible-air par rapport à la parolpériphérique de la chambre 14, en déplaçant le registre courbe coulissant 62 par rapport à la plaque 58. La construction du registre est établi de manière que le courant d'air primaire et de combustible soit guidé directement vers la chambre 14 et aucun courant de remous ne peut se développer sur la face côté chambre du registre car le registre s'adapte aussi sensiblement à la courbure de la paroi périphérique 36 de la chambre.
REVENDICATIONS.
1.- Appareil de combustion comprenant une chambre d'entrée de combustible destinée à envoyer un courant tourbillonnant de combustible et d'air véhiculaire à une chambre de foyer et possédant une paroi périphérique courbe et un conduit d'amenée de combustible et d'air véhiculaire présentant des parois courbes-en regard l'une de l'autre convergeant vers une ouverture d'entrée ménagée dans la paroi périphérique à laquelle se raccorde tangentiellement l'une des parois courbes,caractérisé en ce que la seconde paroi courbe est pourvue d'un registre réglable ayant une courbure correspondant à celle de cette paroi,
pouvant coulisser transversalement par rapport à l'ouverture d'entrée et susceptible d'être amené dans une position d'étranglement de l'ouverture dans laquelle le registre constitue en substance le prolongement de la surface de guidage courbe de la paroi périphérique de la chambre d'entrée.
2.- Appareil de combustion suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la courbure de la surface du registre la plus proche de la chambre d'entrée de combustible est tangentielle à la courbure de la surface interne de la chambre d'entrée de combustible en un point de celle-ci situé à l'intérieur de l'ouverture d'entrée.
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COMBUSTION EQUIPMENT IMPROVEMENTS.
This invention relates to combustion apparatuses and relates to improvements to the fuel supply devices of such apparatus and more particularly to apparatus of the type comprising a cyclone hearth specially adapted to burn solid fuels with ash content in a coarsely pulverized or pulverized form. "granular" and under conditions which result in hearth temperatures exceeding the ash melting point, such that residual ash can be removed from the hearth in a molten slag state.
The "granular" fuels normally used in these fireplaces have particles of 3/8 inch (9.5mm) and smaller, and as a result of grinding they contain a certain proportion of fine dust-like particles.
A cyclone hearth of the type mentioned is described in the applicant's patent no. 465,146.
A cyclone hearth of usual construction has a circular cross section and is arranged horizontally; it comprises a hearth chamber in which the igniting fuel and air are forced to move in an approximately helical path along the circumferential wall as they are discharged from a fuel inlet chamber in a swirling current at high speed. The fuel to be burned is introduced into the fuel inlet chamber tangentially in a high velocity primary air stream puncturing the solid fuel particles in suspension.
Most of the combustion air is supplied as preheated secondary air, via a secondary air inlet disposed tangentially and extending longitudinally with respect to the combustion chamber of the fireplace. A swirling stream of preheated tertiary air may also be supplied to the fuel inlet chamber from an adjoining chamber and introduced axially with respect to the stream of primary air and fuel.
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The conduit for supplying the current of vehicular air and fuel from the cyclone hearth indicated in Figs. 3 to 9 of the aforementioned patent has a width decreasing towards the end of its fuel inlet chamber, and its effective passage section and therefore the speed of the flow of fuel and incoming air are adjustable by a register or valve articulated along the inner side of the duct and intended to maintain the incoming stream of primary or vehicle air and of granular fuel distributed along the peripheral wall of the fuel inlet chamber.
A helical motion is imparted to the flow of coal and air through the fuel inlet chamber and the swirling flow moves axially relative to the hearth chamber in a helical path along the circular wall of the slag covered hearth. . It has been observed that when such a register or valve hinged around its pivot axis is made to move to bring it into positions where it exerts a throttling action on the incoming stream of primary air and fuel, a current backwash tends to occur in the resulting space on the side of the register corresponding to the inlet chamber, owing to the change in configuration of the inner wall which is thus inherently produced in the supply duct d primary air and fuel.
The present invention provides an improved damper arrangement for regulating the discharge from a primary air and fuel inlet duct to a fuel inlet chamber, this device being of simple construction, easy to control and allowing to largely avoid or fully eddies from the chamber side of the damper near the inlet to the fuel intake chamber, even when the damper is brought almost to its closed position.
The combustion apparatus according to the present invention comprises a fuel inlet chamber for supplying a swirling stream of fuel and vehicular air to a hearth chamber and having a curved peripheral wall and a fuel supply duct. and vehicular air with curved walls facing each other, converging towards an inlet opening made in the peripheral wall to which one of the curved walls is connected while the second curved wall is provided with an adjustable damper having a curvature corresponding to that of the wall, able to slide transversely with respect to the inlet opening and capable of being brought into a constricted position,
wherein the register substantially forms an extension of the curved guide surface of the peripheral wall of the inlet chamber.
The invention will be described below, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is a vertical sectional view, very schematic, of a cyclone hearth comprising a fuel inlet section according to the invention and of an adjacent part of a steam boiler of which the cyclone hearth forms part; Fig. 2 is a vertical section taken on line 2-2 of FIG. 3;
Fig. 3 is a vertical section taken on line 3-3 of FIG. 2, and
Fig 4 is a section taken along line 4-4 of Fig. 3.
The cyclone hearth 10 shown in FIG. 1 is part of a steam generator group 11 and is of the general type shown in Figs. 3 to 9 of the aforementioned patent. The fireplace is supplied with a crushed or granular fuel, such as fatty or semi-fatty coal, which is brought to it in a swirling current of preheated primary or vehicular air coming from a fuel inlet chamber 14. L the preheated air is supplied at high speed to the hearth chamber 12 by secondary air inlets 15 arranged tangentially, which extend in the direction
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of the length of the room.
A swirling tertiary air stream may also be supplied to the fuel inlet chamber 14 from a tertiary air chamber 17 which discharges axially relative thereto. The combustion products from the cyclone hearth chamber 12 enter a contiguous secondary combustion chamber 16 where vaporizing tubes lined with refractory form a reflective arch 18 and a slag screen 20, with which the combustion products come. successively in contact.
The combustion chamber 12 has a circular cross-section along its entire length and is surrounded by an annular water jacket 21 provided with a water inlet 22 and outlets 24 which are connected to the combustion chamber system. fluid of the steam generator group.
A re-entering neck 26 with cooling by the circulation of fluid is delimited by a helical tubular coil 28 flaring inwards to put the combustion chamber 12 of the cyclone hearth in communication with the secondary combustion chamber 16. An opening (not shown) ) is provided below the neck 26 to allow the liquid slag to flow from the chamber 12 into the secondary combustion chamber, from where it passes through an outlet 29 into a slag sump 30.
The cyclone fireplace fuel inlet section is constructed to maintain a high speed flow rate of the swirling stream of granular fuel and air into the combustion chamber 12 of the fireplace for a wide range of loads, without unwanted wear of the burners. guiding elements and with a minimum pressure drop in this section of the group. The fuel inlet chamber 14 is of circular cross section and approximately coaxial with the chamber 12 of the fireplace. The chamber 14 flares slightly inward and its inner end is connected by flanges 32 to a frustoconical outer end section 34 of the chamber 12 of the fireplace.
The fuel inlet chamber 14 is delimited by a circular plate 36 forming the peripheral parpi of the chamber which is provided with a rectangular fuel inlet opening 38 in segment near the lower part of the chamber. A concentric plate 39 joins with plate 36 and side plates to form a cooling jacket for chamber 14, suitable cooling fluid inlet and outlet fittings were provided. The outer side of the chamber 14 is closed by a plate 40 provided with an ellipsoidal opening 41 which is provided there centrally for the entry of the swirling stream of tertiary air coming from the tertiary air chamber 17.
The inlet 38 of the fuel inlet chamber is connected to a suitable source of granular fuel and high pressure primary air through a fuel and vehicle air supply duct 50. As as shown in Figs. 2 and 3, the lower end of duct 50 has a rectangular internal cross section, this duct being formed by parallel vertical side plates 52 and 54, the second of which is an extension of the duct. plate 40, and by a pair of converging curved plates 56 and 58, each having a constant radius of curvature, which extend between side plates 52 and 54.
Plate 58 gradually connects to circular plate 36, the edges of the end-to-end mating plates being welded together. The lower end of the plate 56 ends slightly above and beyond the opposite end of the circular plate 36, leaving a passage 60 between them.
In this arrangement, the stream of primary air and granular fuel circulates from top to bottom in the conduit 50 at a progressively increasing speed and enters the fuel inlet chamber 14 through the inlet 38, the speed of the current and the continuous curvature of the plates 58 and 36 causing the stream to remain in intimate contact with the curved guide surface formed by the peripheral wall of the chamber 14 until it leaves the inner end thereof.
In operation, the effective passage section of the discharge end of the conduit 50, and therefore the speed of the current
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Primary air and fuel entering the fuel inlet chamber 14 are regulated by a manually operated regulating damper 62.
As shown, the regulator register 62 has a curvature corresponding to that of the plate 56 and is in sliding contact with the face thereof closest to the fuel inlet chamber. The register can move along an arc of the same curvature as this plate, as is shown in chain lines in FIG. 3, from top to bottom through the slot 60 and transversely to the inlet opening 38 so as to reduce the height of this opening and consequently its effective passage section.
The lower end of the register 62 is di = ed slightly inward from the fuel inlet chamber 14, such that the curve of the surface of the register closest to the fuel inlet chamber is tangential to the curve of the inner surface of the plate 36 at a point approximately in the middle of the fuel inlet opening 38. The register plate is guided in its movement by lateral guide bars 64 provided with ears 66 welded to extensions of the side plates 52 and 54 of the duct.
The register plate can be made to move along its arcuate path by means of a pair of ears 68 suitably spaced on the face of this plate closest to the fuel inlet chamber and connected by connecting rods 70 and levers. 72 to a shaft 74, mounted so as to be able to turn, to which the levers 72 are welded and which is provided with an external control lever 76.
In the arrangement described, the combustible mixture of primary air and fuel descends into the fuel supply duct 50 and enters the fuel inlet chamber 14 near the lower part thereof. The speed of the incoming mixture of fuel and air is adjusted without changing the position of the fuel-air stream with respect to the peripheral of the chamber 14, by moving the sliding curved register 62 relative to the plate 58. The construction of the register is set so that the flow of primary air and fuel is guided directly to chamber 14 and no eddies can develop on the chamber side face of the damper because the damper also substantially adapts to the curvature of the damper. peripheral wall 36 of the chamber.
CLAIMS.
1.- Combustion apparatus comprising a fuel inlet chamber intended to send a swirling current of fuel and vehicle air to a hearth chamber and having a curved peripheral wall and a fuel and air supply duct vehicle having curved walls facing one another converging towards an inlet opening made in the peripheral wall to which one of the curved walls is tangentially connected, characterized in that the second curved wall is provided with 'an adjustable register having a curvature corresponding to that of this wall,
slidable transversely with respect to the inlet opening and capable of being brought into a constricted position of the opening in which the register substantially constitutes the extension of the curved guide surface of the peripheral wall of the chamber entry.
2. A combustion apparatus according to claim 1, characterized in that the curvature of the surface of the register closest to the fuel inlet chamber is tangential to the curvature of the internal surface of the fuel inlet chamber at a point of the latter located inside the inlet opening.