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PERFECTIONNEMENTS AUX FOYERS CYCLONES.
Cette invention concerne un perfectionnement ou une modification aux foyers cyclones faisant l'objet de la revendication 1 du Brevet principal n 513.393, c'est-à-dire des foyers cyclones comportant un dispositif d'entrée d'air secondaire tangentiel ou sensiblement tangentiel à la paroi périphérique de la chambre de combustion et un dispositif d'alimentation agencé pour amener dans la chambre de combustion un courant d'air et de combustible pour la combustion à, l'intérieur de la chambre et dirigé de manière à débiter axialement vers l'extrémité de la chambre de combustion opposée à la sortie des gaz de celle-ci.
Le but visé en débitant le courant d'air et de combustible à rencontre du courant des gaz de combustion et vers l'extrémité de la chambre de combustion opposée à la sortie des gaz, est de dégager les particules de charbon des matières volatiles, avant que les particules ne heurtent la paroi de la chambre de combustion,, dans une mesure telle que même si l'on emploie un charbon extrêmement cokéfiant, l'adhérence du coke à l'intérieur de la chambre de combustion soit évitée. Toutefois, par suite de leur gran- de vitesse, les gaz de combustion tendent à ralentir leur vitesse prématurément et à entraîner hors de la chambre du foyer cyclone une partie considérable du combustible fourni par le dispositif d'alimentation et particuliè- rement les fines particules du combustible.
Ainsi,les grosses particules de combustible seulement atteignent l'extrémité de la chambre de combustion opposée à la sortie des gaz et il peut arriver qu'il soit nécessaire de favoriser la combustion de ces particules'en introduisant une quantité supplémentaire de combustible soit axialement par cette extrémité, soit tangentiellement dans le voisinage de cette extrémité. L'amenée de combustible dans la chambre du foyer cyclone aux deux extrémités de celle-ci a pour effet d'assurer que la chambre soit chargée presque uniformément sur toute sa longueurmais le coût des appareils nécessaires est augmenté et la conduite
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du foyer est compliquée.
Un but de 1?invention est de procurer des foyers
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eyelsnes perfectionnés où la nécessité d'établir deux dispositifs d'a1.:imentation de combustible est évitée.
Suivant la modification ou le perfectionnement qui fait l'dhjat de la présente invention, les dispositifs dpalimentatzon de combustible sont agencés de manière à amener de l'air sans combustible.,des dispositifs d' alimentation de combustible étant prévus pour introduire le combustible et
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1-'air primaire à Pextrémité ou au voisinage de l'extrémité de la chambre de combustion située du côté opposé à la sortie des gaz de celle-ci.
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L'invention sera décrite ci-après à titre d?exemple avec réfé- rence aux dessins partiellement schématiques annexés? dans lesquels Figs. 1 à 4 sont des vues en coupe longitudinale montrant dif-
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férentes formes d1exécution de l'invention, et Fig.
5 est une vue en coupe transversale suivant la ligne V-V
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de la Fig cri 44>
Dans les dessins, la chambre 1 du foyer cyclone est de section transversale circulaire ou sensiblement circulaire et ses parois sont garnies de tubes de refroidissement 3 pourvus d'ergots et recouverts de matière réfractaire. A l'extérieur du système de tubes refroidissants se trouvent une couche 4 de matière isolante et une enveloppe métallique 5 .
Une
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rangée de tuyères 12 s9étend parallèlement à l'axe sur une notable longueur de la chambre du foyer à l9extrémité opposée à celle où les gaz s'échappent de la chambre et ces tuyères sont disposées de manière à diriger de l'air secondaire tangentiellement à la paroi périphérique de la chambre de combustion du foyer
Sur les Figs. 1, 2 et 4, l'extrémité de la chambre de combustion 1 du foyer opposée à la sortie des gaz de celle-,ci présente une lumière centrale 6'dans laquelle un tube 6 coaxial à la chambre du foyer est aménagé pour amener le combustible et l'air primaire. Le tube 6 passe dans un
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conduit 7 destiné à amener de 1-Ip-ir enveloppant à la lumière 69.
Des mesu- res peuvent être prises pour faire tourbillonner 1.' air primaire et le combus- tible ou/et l'air enveloppant dans le même sens que l'air secondaire.
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Sur la Fig. l,1?axe du foyer cyclone est fortement incliné de haut en bas vers une chambre de combustion secondaire 13 dont le fond est pourvu d'une sortie de scorie en fusion 17 et le sommet d'une sortie de gaz donnant dans une chambre de rayonnement 16 Les parois de la chambre de combustion secondaire et de la chambre dé rayonnement sont garnies d'une manière appropriée de tubes vaporisants de la chaudière dont le foyer cyclone fait partie .
Le foyer cyclone comprend une partie supérieure sensiblement cylindrique pourvue de tuyères 12 et une partie inférieure de forme conique telle que la section transversale à 1?ouverture de sortie des gaz 14 n'est que légèrement réduite. Un tube 15 traversant la paroi arrière 13' de la chambre de combustion secondaire est disposé coaxialement à la chambre de
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combustion du foyer cyclone et destiné à chasser un jet d1Frlr â travers la chambre de combustion secondaire et l'ouverture de sortie des gaz 14 dans la chambre du foyer cyclone.
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En fonctionnement., le jet d?air quitte le tube 15 à une vitesse tellement élevée qu'il pénètre jusqu2à l'extrémité de la chambre de combus- tion opposée à 1?ouverture de sortie des gaz 14. Les gaz de combustion
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tourbillonnants entourent le noyau d1air formé par le jet qui chasse les gaz de combustion et par conséquent les particules de combustible qui y sont contenues à 1?extétieur, dans la région de l'air secondaire tourbil- lonnant, de telle sorte que les particules sont amenées avec de l'air com-
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burant frais.
Le jet d:1air comprime aussi la flamme à l'extrémité du foyer cyclone opposée à 1-9,ouverture de sortie des gaz J4a ce qui a pour effet daallonger la trajectoire de combustion à l'intérieur de la chambre du foyer cyclone et d'accélérer la combustion par suite de l'amplification du mouvement de tourbillonnement. Les gaz de combustion se déchargent suivant un
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anneau dans la chambre de combustion secondaire 13 et de là dans la chambre de rayonnement 16. La scorie liquide s'écoule par la sortie de décharge des scories 17.
Sur la Fig 2,l'axe de la chambre 1 du foyer cyclone qui comprend une partie principale de forme sensiblement cylindrique et une partie d'ex- trémité dont les parois s',évasent de la lumière 6' vers la partie principale est incliné d'un petit angle vers la chambre de combustion secondaire 13.
Entre la chambre du foyer cyclone et la chambre de combustion secondaire se trouve un goulot 14 convergeant vers une sortie 14-', de la chambre du foyer cyclone.
Sous le goulot 14 se trouve une sortie 18 permettant à la scorie en fusion de passer de la chambre du foyer cyclone à la chambre de combus- tion secondaire au fond de laquelle est ménagée une sortie de scories 17,
La chambre de combustion secondaire 13 présente au sommet une sortie de gaz en communication avec une chambre de rayonnement 16 et les parois des deux chambras sont garnies de tubes vaporisants Quelques uns des tubes
19 qui garnissent la paroi arrière de la chambre de combustion secondaire s'étendent de bas en haut dans la paroi arrière de la chambre de rayonne- ment tandis que d'autres forment un écran à scorie 19' en travers de la sortie de gaz en communication avec la chambre de rayonnement et se prolon- gent dans la paroi avant de la chambre de rayonnement.
Des tubes 22 qui oon- tribuent à former la paroi entre la chambre du foyer cyclone et la chambre de combustion secondaire et le goulot 14, garnissent aussi la paroi avant de la chambre de rayonnement.
Par suite de l'étranglement de la sortie 14' de la chambre de combustion du foyer cyclone et de la grande vitesse résultante du courant de gaz sortant, un jet d'air projeté de la paroi arrière de la chambre de combustion secondaire risquerait de ne pas atteindre la chambre du foyer cyclone . On a donc prévu un tube 15 qui traverse la paroi arrière de la chambre de combustion secondaire et fait saillie dans celle-ci pour se terminer à la sortie des gaz 14' ou à proximité de cette sortie. Là où il est exposé aux gaz chauds, le tube 15 est pourvu d'ergots et d'un recouvrement de matière réfractaire et l'extrémité intérieure du tube est supportée par deux des sections 22' des tubes 22 qui s'étendent en travers de la sortie du goulot 14 et embrassent le tube 15.
Sur la Fig. 3, la chambre 1 du foyer cyclone est à axe vertical et comprend une partie supérieure, de forme sensiblement tronconique se rétrécissant de haut en bas, comportant les tuyères à air secondaire 12, une partie intermédiaire de forme tronconique se rétrécissant vers le bas sous un angle plus grand et une partie inférieure de forme cylindrique.
Un tube 8 pour l'air primaire et le combustible s'ouvre tangentiellement dans la partie supérieure de la chambre du foyer cyclone par une ouverture 10 et est entouré d'un tube 9 destiné à amener l'air enveloppant par une ouverture 11.
A l'extrémité inférieure du fond de la chambre du foyer cyclone se trouve une ouverture 20 constituant l'embouchure d'un conduit 21 tangentiel au fond de la chambre et servant au passage des gaz et de la scorie en fusion provenant de la chambre du foyer cyclone. Le conduit 21 conduit à une chambre de combustion secondaire dont les parois sont garnies de tu- bes vaporisants et un écran à scorie 19 est placé en travers de la sortie du conduit. La sole de la chambre de combustion secondaire est inclinée de haut en bas vers une sortie 17, aménagée pour l'évacuation de la scorie à la partie inférieure du conduit 21.
Un tube à air 15 passant au travers du fond de la chambre du foyer cyclone, coaxialement à celle-ci, s'étend au-dessus de l'ouverture 20 jusqu'à, l'extrémité inférieure de la partie intermédiaire de cette chambre, de manière à assurer une pénétration convenable du jet d'air dans la chambre du foyer.
La partie du tube située à l'intérieur de celle-ci est pourvue d'ergots et garnie d'une couche de matière réfractaire.
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Les Figs. 4 et 5 montrent une chambre de foyer cyclone 1, sensi-
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blement cylinhique, à axe approximativement horizontale une sortie 18 étant aménagée pour lévacuation de la scorie en fusion et des dispositifs sus- ceptibles de fonctionner sous une chute de pression relativement faible pour
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débiter un courant d.l1p.ir qui pénètre à Pavant de la chambre du foyer.
Cca- me cest représenté, la sortie de gaz 28 est entourée d'un distributeur d'
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air annulaire 24 d.l1où partent un certain nombre de tubes d-9air 25 équidis- tants angulairement et dirigés radialement de l'extérieur à J'intérieur vers 1?avant, qui sont réunis en un faisceau tubulaire. 26 coaxial à la ahanbre du foyer et se terminant approximativement au milieu de la longueur de la chambre.
Les sorties des tubes sont divergentes de manière à former
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un c8ne de jets d.l1air et les tubes qui sont pourvus d'ergots et sont recou- verts de matière réfractaire constituent un écran à scorie, des espaces li- bres 27 étant ménagés entre les tubes pour le passage des gaz vers la sortie 28 et la chambre de combustion secondaire (non représentée)
En fonctionnement l'air dans le cône de jets entraîne le combustible qui pénètre dans la chambre du foyer par le tube 6 et, comme le combustible ne doit pénétrer que sur une courte distance dans la chambre du foyer 1, la vitesse du courant d'air primaire et de combustible peut être relativement faible.
Il résulte de ceci et de la proximité entre les sorties des tubes 25 et la paroi avant de la chambre du foyer, que la vitesse de débit de l'air peut être plus faible que celle nécessaire dans le cas
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des tubes d1lair 15 des Figs, 1 2 et 3 et qU'une pression d:1air relative- ment basse peut donc suffire.
La chaleur absorbée par l'air passant dans les tubes 25., favorise 1.-9 allumage du combustible et l'enveloppement du courant de combustible
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et d$air primaire dans le ci!:#""de jets d'air ainsi que le changement de di- rection subséquent ont pour effet de retenir les particules de combustible pendant le temps voulu dans la chambre du foyer$ tandis que la combustion est considérablement accélérée par le mélange vigoureux des particules de
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combustible avec 1?oir comburant. En outre.. les particules de céabustible sont maintenues écartées des parois de la chambre du foyer pendant la dégaréification des particules de telle sorte que la formation des dép8te de coke sur les parois est évitée.
REVENDICATIONS
1. Foyer cyclone suivant le Brevet principale caractérisé en ce
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que les dispositifs d9alimentation sont établis de manière à fournir de l'air sans combustible, des dispositifs d9alimentation de combustible étant prévus pour introduire le combustible et Pair primaire à cette extrémité ou au voisinage de cette extrémité de la chambre du foyer.
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IMPROVEMENTS AT CYCLONES FIREPLACES.
This invention relates to an improvement or a modification to the cyclone hearths which are the subject of claim 1 of the main Patent No. 513,393, that is to say cyclone hearths comprising a tangential or substantially tangential secondary air inlet device to the peripheral wall of the combustion chamber and a feed device arranged to bring into the combustion chamber a stream of air and fuel for combustion within the chamber and directed so as to discharge axially towards the combustion chamber end of the combustion chamber opposite to the gas outlet thereof.
The aim of delivering the flow of air and fuel against the flow of combustion gases and towards the end of the combustion chamber opposite to the gas outlet, is to free the carbon particles from the volatile matter, before the particles do not hit the wall of the combustion chamber, to such an extent that even if extremely coking coal is employed, the adhesion of coke within the combustion chamber is avoided. However, owing to their high velocity, the combustion gases tend to slow down their velocity prematurely and to carry out of the chamber of the cyclone hearth a considerable part of the fuel supplied by the feed device, and particularly the fine particles. fuel.
Thus, only large particles of fuel reach the end of the combustion chamber opposite to the gas outlet and it may happen that it is necessary to promote the combustion of these particles by introducing an additional quantity of fuel either axially by this end, or tangentially in the vicinity of this end. Feeding fuel into the cyclone hearth chamber at both ends thereof ensures that the chamber is loaded almost uniformly over its entire length, but the cost of the necessary devices is increased and the
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of the home is complicated.
An object of the invention is to provide fireplaces
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advanced eyelsnes where the need to establish two fuel feeding devices is avoided.
According to the modification or improvement which forms the basis of the present invention, the fuel supply devices are arranged so as to supply air without fuel., Fuel supply devices being provided for introducing the fuel and
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Primary air at the end or in the vicinity of the end of the combustion chamber located on the side opposite to the gas outlet therefrom.
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The invention will hereinafter be described by way of example with reference to the accompanying partially schematic drawings. in which Figs. 1 to 4 are views in longitudinal section showing dif-
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various embodiments of the invention, and FIG.
5 is a cross-sectional view taken along the line V-V
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of Fig cri 44>
In the drawings, the chamber 1 of the cyclone hearth is of circular or substantially circular cross section and its walls are lined with cooling tubes 3 provided with lugs and covered with refractory material. On the outside of the cooling tube system there is a layer 4 of insulating material and a metal shell 5.
A
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row of nozzles 12 extend parallel to the axis over a significant length of the hearth chamber at the end opposite to that where the gases escape from the chamber and these nozzles are arranged so as to direct secondary air tangentially to the peripheral wall of the firebox combustion chamber
In Figs. 1, 2 and 4, the end of the combustion chamber 1 of the fireplace opposite to the gas outlet therefrom, has a central lumen 6 'in which a tube 6 coaxial with the fireplace chamber is arranged to bring the gas. fuel and primary air. Tube 6 passes through a
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conduit 7 intended to bring enveloping 1-Ip-ir to the light 69.
Steps can be taken to swirl 1. ' primary air and fuel or / and surrounding air in the same direction as the secondary air.
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In Fig. The axis of the cyclone hearth is strongly inclined from top to bottom towards a secondary combustion chamber 13, the bottom of which is provided with a molten slag outlet 17 and the top of a gas outlet leading into a combustion chamber. radiation 16 The walls of the secondary combustion chamber and of the radiation chamber are suitably lined with vaporizing tubes of the boiler of which the cyclone hearth forms part.
The cyclone hearth comprises a substantially cylindrical upper part provided with nozzles 12 and a lower part of conical shape such that the cross section at the gas outlet opening 14 is only slightly reduced. A tube 15 passing through the rear wall 13 'of the secondary combustion chamber is arranged coaxially with the combustion chamber.
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combustion of the cyclone hearth and intended to drive a d1Frlr jet through the secondary combustion chamber and the gas outlet opening 14 into the cyclone hearth chamber.
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In operation, the air jet leaves tube 15 at such a high velocity that it penetrates to the end of the combustion chamber opposite the gas outlet 14. The combustion gases
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swirls surround the air core formed by the jet which drives the combustion gases and hence the fuel particles contained therein to the exterior, in the region of the secondary swirling air, so that the particles are supplied with compressed air
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drinking fresh.
The jet d: 1air also compresses the flame at the end of the cyclone hearth opposite to 1-9, gas outlet opening J4a, which has the effect of lengthening the combustion path inside the cyclone hearth chamber and d '' accelerate combustion due to the amplification of the swirling motion. The combustion gases are discharged following a
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ring into the secondary combustion chamber 13 and thence into the radiation chamber 16. The liquid slag flows through the slag discharge outlet 17.
In FIG. 2, the axis of the chamber 1 of the cyclone hearth which comprises a main part of substantially cylindrical shape and an end part whose walls flare out of the slot 6 'towards the main part is inclined. at a small angle to the secondary combustion chamber 13.
Between the chamber of the cyclone hearth and the secondary combustion chamber there is a neck 14 converging towards an outlet 14- ', of the chamber of the cyclone hearth.
Under the neck 14 is an outlet 18 allowing the molten slag to pass from the chamber of the cyclone hearth to the secondary combustion chamber at the bottom of which is formed a slag outlet 17,
The secondary combustion chamber 13 has a gas outlet at the top in communication with a radiation chamber 16 and the walls of the two chambers are lined with vaporizing tubes. Some of the tubes
19 which line the rear wall of the secondary combustion chamber extend from bottom to top into the rear wall of the radiating chamber while others form a slag screen 19 'across the gas outlet in communicating with the radiation chamber and extends into the front wall of the radiation chamber.
Tubes 22 which oon- tribute to form the wall between the chamber of the cyclone hearth and the secondary combustion chamber and the neck 14, also line the front wall of the radiation chamber.
As a result of the throttling of the outlet 14 'of the combustion chamber of the cyclone hearth and the resulting high speed of the outgoing gas stream, a jet of air projected from the rear wall of the secondary combustion chamber would risk not not reach the cyclone hearth chamber. A tube 15 has therefore been provided which passes through the rear wall of the secondary combustion chamber and protrudes therein to terminate at the gas outlet 14 'or near this outlet. Where exposed to hot gases, tube 15 is provided with lugs and a covering of refractory material and the inner end of the tube is supported by two of the sections 22 'of tubes 22 which extend across the tube. the outlet of the neck 14 and embrace the tube 15.
In Fig. 3, the chamber 1 of the cyclone hearth has a vertical axis and comprises an upper part, of substantially frustoconical shape narrowing from top to bottom, comprising the secondary air nozzles 12, an intermediate part of frustoconical shape narrowing downwards under a larger angle and a cylindrical lower part.
A tube 8 for the primary air and the fuel opens tangentially in the upper part of the chamber of the cyclone hearth through an opening 10 and is surrounded by a tube 9 intended to bring the enveloping air through an opening 11.
At the lower end of the bottom of the cyclone hearth chamber is an opening 20 constituting the mouth of a duct 21 tangential to the bottom of the chamber and serving for the passage of gases and molten slag coming from the chamber of the chamber. cyclone focus. The duct 21 leads to a secondary combustion chamber, the walls of which are lined with vaporizing tubes and a slag screen 19 is placed across the outlet of the duct. The bottom of the secondary combustion chamber is inclined from top to bottom towards an outlet 17, arranged for the evacuation of the slag at the lower part of the duct 21.
An air tube 15 passing through the bottom of the chamber of the cyclone hearth, coaxially with the latter, extends above the opening 20 to the lower end of the intermediate part of this chamber, so as to ensure proper penetration of the air jet into the fireplace chamber.
The part of the tube situated inside it is provided with lugs and lined with a layer of refractory material.
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Figs. 4 and 5 show a cyclone hearth chamber 1, sensi-
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cylindrical, with an approximately horizontal axis, an outlet 18 being arranged for the discharge of the molten slag and the devices capable of operating under a relatively low pressure drop for
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to deliver a d.l1p.ir current which enters the front of the hearth chamber.
As shown, the gas outlet 28 is surrounded by a distributor of
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annular air 24 d.l1 out of which a number of angularly equidistant radially outwardly inwardly directed air tubes 25, which are joined into a tube bundle. 26 coaxial with the ahanbre of the hearth and ending approximately in the middle of the length of the chamber.
The outputs of the tubes are divergent so as to form
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a cone of air jets and the tubes which are provided with lugs and are covered with refractory material constitute a slag screen, free spaces 27 being formed between the tubes for the passage of the gases towards the outlet 28 and the secondary combustion chamber (not shown)
In operation, the air in the jet cone entrains the fuel which enters the hearth chamber through tube 6 and, since the fuel must only penetrate a short distance into the hearth chamber 1, the speed of the current of primary air and fuel can be relatively low.
It follows from this and from the proximity between the outlets of the tubes 25 and the front wall of the hearth chamber, that the air flow speed may be lower than that required in the case.
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air tubes 15 of Figures 1, 2 and 3 and that a relatively low air pressure may therefore suffice.
The heat absorbed by the air passing through the tubes 25., promotes 1.-9 ignition of the fuel and the envelopment of the fuel stream
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and primary air in the ci!: # "" of air jets and the subsequent change of direction have the effect of retaining the fuel particles for the desired time in the hearth chamber $ while combustion is considerably accelerated by the vigorous mixing of the
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fuel with oxidizer. In addition, the caeabustible particles are kept away from the walls of the hearth chamber during the degaration of the particles so that the formation of coke deposits on the walls is avoided.
CLAIMS
1. Cyclone hearth according to the main patent characterized in that
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that the feed devices are set up to supply air without fuel, fuel feed devices being provided to introduce the fuel and primary air at or near this end of the firebox.