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PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA COMBUSTION ET LA GAZEIFICATION DES COMBUSTIBLES.
On connaît des procédés permettant de brûler et de gazéifier un combustible dans une chambre en forme de cyclone dans laquelle l'air et le combustible en question sont introduits essentiellement suivant la tangen- te. Sous l'effet de la force centrifuge, le combustible est projeté sur la paroi de la chambre où il est brûlé ou gazéifié et le long de laquelle s'é- coule son résidu (cendre) en fusion. Une ouverture pratiquée à l'endroit le plus bas de la chambre permet d'évacuer la cendre en fusion. L'essentiel du processus de combustion réside dans le fait que le combustible se fixe à un mince film de cendre, l'air nécessaire à la combustion passant sur le combustible avec une vitesse accrue.
Ces dispositifs connus sous les dési- gnations de chambres à tourbillon ou brûleurs à turbulence ont, comme les séparateurs de poussière centrifuges travaillant selon le même principe, le désavantage que les particules de poussier les plus fines ne parviennent pas à la paroi, mais sont en partie entraînées de la chambre avec le gaz.
Le pouvoir agglomérant de la cendre en fusion qui retient le combustible jusqu'à combustion ou gazéification complète et se charge de son résidu (cendre), ne peut dès lors être intégralement mis à profil, mais uniquement dans la mesure où le combustible atteint le film de cendre. Le reste du combustible est déjà brûlé ou gazéifié en suspension et sa cendre est éva- cuée de la chambre à tourbillon avec le gaz. Cette cendre quitte la chambre à tourbillon sous forme liquide ou poisseuse et entraîne, en s'agglomérant dans les appareils suivants, par exemple sur les surfaces de chauffer les difficultés connues auxquelles on peut porter remède en prenant des mesu- res appropriées pour l'éliminer du gaz.
La présente invention a pour objet.d'éviter les inconvénients mentionnés en mettant intégralement à profil la faculté que possède la cen- dre de fixer le combustible jusqu'à ce qu'il soit entièrement brûlé ou ga-
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zéifié et de se charger de sa cendre, de sorte que les gaz sortant de la chambre sont pratiquement exempts de particules de cendre.
On sait également qu'il est possible de dégazer et de gazéifier des combustibles dans un bain de cendre en fusion maintenu, en mouvement par l'énergie circulatoire de l'agent de gazéification. La cendre se char- ge ici du combustible et réagit éventuellement avec lui; cette réaction amène la réduction de certains éléments contenus dans la cendre qui sont ensuite réoxydés sous l'effet de l'oxygène de l'agent de gazéification, jusqu'à ce que le combustible soit intégralement transformé en gaz. Le ré- sidu du combustible (cendre) reste dans le bain de cendre.
Le procédé faisant l'objet de la présente invention, consiste dans le fait que le combustible est introduit dans un bain de cendre ayant ici la forme d'un tourbillon plongeant et que la rotation du bain de cen- dre est assurée par l'énergie circulatoire de l'air ou de l'agent de ga- zéification, avec combustion ou gazéification simultanée du combustible dispersé dans lelit de cendre. On entend par tourbillon plongeant, un bain de cendre animé d'un mouvement de rotation dard une chambre de préférence cylindrique et dont la quantité se règle par un. canal de débordement placé de préférence dans l'axe de la chambre à la hauteur du niveau des cendres.
La combustion intégrale du combustible retenu par la cendre se fait sui- vant un trajet en spirale allant de la paroi extérieure à cette ouverture.
La cendre nouvellement formée est évacuée par l'ouverture du tourillon plon- geant et peut être granulée à l'eau de la façon connue sous le dispositif.
Le combustible peut être introduit verticalement où obliquement dans les cendres au-dessous ou au-dessus du niveau de celles-ci. L'intro- duction de l'air nécessaire à la combustion ou de l'agent de gazéification peut se faire au-dessous ou au-dessus du niveau des cendres, leur direction étant choisie plus ou moins identique au mouvement de la cendre. Le com- bustible, l'air ou l'agent de gazéification peuvent être, introduits dans les cendres en mouvement soit ensemble, soit séparément.
Il est avantageux de réchauffer l'air nécessaire à la combustion ou l'agent de gazéification, en particulier lorsqu'il s'agit de brûler ou de gazéifier des combustibles à faible valeur calorifique.
Pour empêcher l'obstruction de la tuyère de débordement, on la fait traverser par un courant constitué d'une partie des gaz produits dans la chambre de combustion ou de gazéification. Ce courant partiel peut être réuni au courant principal des gaz produits, dans un dispositif situé à la sortie de la chambre de combustion ou de gazéification.
Lors de la gazéification de combustibles, on utilise principale- ment des agents de gazéification à réaction exothermique, par exemple l'air, l'air enrichi en oxygène ou l'oxygène auxquels on peut, le cas échéant, a- jouter certaines quantités d'agents dè gazéification à réaction endother- mique tels que la vapeur d'eau et l'acide carbonique, en tenant compte de la température de réaction nécessaire qui doit être supérieure au point de fusion de la cendre. On peut, en réchauffant l'agent de gazéification, augmenter sa teneur en éléments à réaction endothermique.
Les parois de la chambre de combustion ou de gazéification, ainsi que les tuyères et autres dispositifs qui viennent en contact avec la cen- dre, peuvent être refroidis au moyen d'agents liquides ou gazeux afin d'é- viter l'attaque de la cendre en fusion. Il se forme alors sur les parois, une croûte qui les protège contre la cendre en fusion et limite le passage de la chaleur. La chaleur qui traverse les parois peut être utilisée pour réchauffer l'air nécessaire à la combustion ou l'agent de gazéification, pour produire de la vapeur, etc. Les parois de la chambre peuvent être constituées par un système de tuyaux dans lesquels circule, par exemple, l'eau nécessaire à la production de vapeur.
Les figures 1 et 2 montrent un exemple d'exécution schématique d'un dispositif conformément à l'invention, la figure 1 donnant une coupe
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verticale de la chambre de combustion et de gazéification et la figure 2, une coupe horizontale suivant la ligne AB.
Dans l'exemple en question, l'air nécessaire à la combustion est envoyé d'en haut sur le bain de cendres animé d'un mouvement de rotation, tandis que le combustible est introduit dans le bain de cendres sous le ni- veau de celles-ci, au moyen de vis sans fin.
Dans la chambre de combustion 1, aboutissent les tuyères 2 qui sont en communication avec une conduite circulaire 3. Cette conduite cir- culaire est raccrodée à un compresseur. Les tuyères sont dirigées oblique- ment sur la surface 4 du bain de cendres en rotation 5 de façon telle qu'une partie de l'énergie de l'air de combustion insufflé contribue à maintenir le mouvement des cendres. Le combustible est amené par la con- duite 6 aux vis sans fin 7 qui le transportent dans le bain de cendres 5 où il entre en réaction avec la cendre et l'air insufflé, et où il brûle intégralement suivant un trajet en spirale 8 représenté, en pointillé dans la figure 2.
La cendre qui se forme du résidu du combustible s'écoule par la conduite 9 dans un récipient rempli d'eau non représenté dans le cro- quis d'où elle est évacuée continuellement ou périodiquement au moyen de dispositifs connus. Les gaz de combustion quittent la chambre par l'ouver- ture 10.
On peut naturellement, en procédant de la même façon, gazéifier des combustibles dans lesquels on introduit, dans un rapport approprié, de l'air et/ou d'autres agents de gazéification dans la chambre de gazéi- fication.
Le combustible peut aussi être envoyé par voie pneumatique dans la cendre, au moyen d'air, d'un agent de gazéification ou d'un autre véhi- cule gazeux approprié.
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METHOD AND DEVICE FOR COMBUSTION AND GASIFICATION OF FUELS.
Methods are known for burning and gasifying a fuel in a cyclone-shaped chamber into which the air and the fuel in question are introduced essentially along the tangent. Under the effect of centrifugal force, the fuel is projected onto the wall of the chamber where it is burned or gasified and along which its molten residue (ash) flows. An opening made at the lowest point of the chamber allows the molten ash to be evacuated. The essence of the combustion process is that the fuel attaches itself to a thin film of ash, with the air required for combustion passing over the fuel with increased speed.
These devices known under the designations of vortex chambers or swirl burners have, like centrifugal dust separators working on the same principle, the disadvantage that the finest dust particles do not reach the wall, but are in danger. driven part of the chamber with gas.
The agglomerating power of the molten ash, which retains the fuel until combustion or complete gasification and takes care of its residue (ash), cannot therefore be fully profiled, but only insofar as the fuel reaches the film ash. The rest of the fuel is already burned or gasified in suspension and its ash is evacuated from the vortex chamber with the gas. This ash leaves the vortex chamber in liquid or sticky form and causes, by agglomerating in the following apparatuses, for example on the heating surfaces, the known difficulties which can be remedied by taking appropriate measures to eliminate it. some gas.
The object of the present invention is to avoid the aforementioned drawbacks by making full use of the ability of ash to fix the fuel until it is completely burnt or burnt.
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zeified and take charge of its ash, so that the gases leaving the chamber are practically free of ash particles.
It is also known that it is possible to degas and gasify fuels in a bath of molten ash kept in motion by the circulatory energy of the gasifying agent. The ash here takes on the fuel and eventually reacts with it; this reaction leads to the reduction of certain elements contained in the ash which are then reoxidized under the effect of the oxygen of the gasification agent, until the fuel is completely transformed into gas. The fuel residue (ash) remains in the ash bath.
The method forming the subject of the present invention consists in the fact that the fuel is introduced into an ash bath here having the shape of a plunging vortex and that the rotation of the ash bath is ensured by the energy. circulatory air or gasification agent, with simultaneous combustion or gasification of the fuel dispersed in the ash bed. The term “plunging vortex” is understood to mean an ash bath driven by a rotational movement darting a preferably cylindrical chamber, the quantity of which is regulated by one. overflow channel preferably placed in the axis of the chamber at the height of the ash level.
The complete combustion of the fuel retained by the ash takes place in a spiral path from the outer wall to this opening.
The newly formed ash is discharged through the opening of the plunging journal and can be water granulated as known by the device.
The fuel can be introduced vertically or obliquely into the ash below or above the level thereof. The introduction of the air necessary for the combustion or of the gasifying agent can be done below or above the level of the ash, their direction being chosen more or less identical to the movement of the ash. The fuel, air or gasifying agent can be introduced into the moving ash either together or separately.
It is advantageous to heat the air required for combustion or the gasifying agent, in particular when it comes to burning or gasifying fuels with low calorific value.
To prevent the obstruction of the overflow nozzle, it is passed through a stream consisting of part of the gases produced in the combustion or gasification chamber. This partial stream can be combined with the main stream of the gases produced, in a device located at the outlet of the combustion or gasification chamber.
In the gasification of fuels, mainly exothermically reacting gasifying agents, for example air, oxygen-enriched air or oxygen, to which certain quantities of oxygen can be added, if necessary, are used. Endothermically reacting gasifying agents such as water vapor and carbonic acid, taking into account the necessary reaction temperature which must be above the melting point of the ash. By heating the gasifying agent, its content of endothermically reacting elements can be increased.
The walls of the combustion or gasification chamber, as well as the nozzles and other devices which come into contact with the ash, can be cooled by means of liquid or gaseous agents in order to avoid attack of the ash. molten ash. A crust is then formed on the walls which protects them against the molten ash and limits the passage of heat. The heat which passes through the walls can be used to heat the air required for combustion or the gasifying agent, to produce steam, etc. The walls of the chamber may be formed by a system of pipes in which circulates, for example, the water necessary for the production of steam.
Figures 1 and 2 show an exemplary schematic embodiment of a device according to the invention, Figure 1 showing a section
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vertical of the combustion and gasification chamber and Figure 2, a horizontal section along line AB.
In the example in question, the air required for combustion is sent from above to the ash bath with a rotating movement, while the fuel is introduced into the ash bath below the level of. these, by means of worm screws.
In the combustion chamber 1, end the nozzles 2 which are in communication with a circular pipe 3. This circular pipe is hooked up to a compressor. The nozzles are directed obliquely on the surface 4 of the rotating ash bath 5 so that part of the energy of the blown combustion air helps to maintain the movement of the ash. The fuel is fed through line 6 to the worm screws 7 which transport it to the ash bath 5 where it reacts with the ash and the blown air, and where it burns completely in a spiral path 8 shown. , dotted in figure 2.
The ash which forms from the fuel residue flows through line 9 into a container filled with water not shown in the sketch from where it is discharged continuously or periodically by means of known devices. The combustion gases leave the chamber through opening 10.
It is of course possible, by proceeding in the same way, to gasify fuels in which air and / or other gasifying agents are introduced in an appropriate ratio into the gasification chamber.
The fuel can also be delivered pneumatically to the ash, by means of air, a gasifying agent or other suitable gaseous vehicle.