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BABCOCK & WILCOX LIMITED, résidant à LONDRES.
PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS DE COMBUSTION.
Cette invention concerne les appareils de combustion qui possè- dent au moins une chambre de combustion de foyer cyclone associée à une cham bre de combustion secondaire. On connaît des appareils de ce genre où la chambre ou chacune des chambres de foyer cyclone est disposée de façon que son axe soit légèrement incliné et est pourvue de parois garnies de tubes va- porisants à circulation naturelle , comprenant deux groupes de tubes qui par- tent d'un ou de plusieurs distributeurs en s'inclinant de bas en haut en sens opposé autour de la paroi périphérique de la chambre de foyer,
la paroi tubulaire à l'avant de la chambre de combustion secondaire servant aussi à former la paroi d'extrémité de la chambre de foyer cyclone à l'extrémité de celle-ci où se trouve la sortie des gaz et présentant à la fois une sortie des gaz partant de la chambre de foyer cyclone et une sortie de scorie partant du fond de cette chambre Une chambre de foyer cyclone à axe vertical pour- vue de tubes refroidisseurs dans sa paroi périphérique parallèle à l'axe est également une disposition connue et est avantageuse au point de vue de l'é vacuation de la scorie, plus particulièrement lorsque la température de fu- sion de la scorie est élevée.
Toutefois les tubes refroidisseurs situés à la base de la chambre de foyer cyclone doivent être prévus pour la circulation forcée. Un but de 1'invention est de procurer une disposition de chambres de foyer cyclone et de combustion secondaire qui présente également des avan- tages au point de vue de l'évacuation de la scorie, mais où tous les tubes refroidisseurs sont agencés pour fonctionner avec circulation naturelle.
Dans un appareil de combustion comportant au moins une chambre de foyer cyclone associée à une chambre de combustion secondaire et dont les parois sont pourvues de tubes vaporisants agencés pour fonctionner avec circulation naturelle et comprenant deux groupes de tubes qui partent d'un ou plusieurs distributeurs en s'inclinant de bas en haut en sens opposés au- tour de la paroi périphérique de la chambre du foyer, l'axe de la chambre de combustion du foyer cyclone est, suivant la présente invention, incliné
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sur la verticale d'un angle compris entre 15 et 45 tandis que l'extrémi- té inférieure de la chambre de foyer est pourvue d'une sortie de gaz et a une forme tronconique vers l'extérieur,
l'angle entre l'axe du cône et la surface conique étant complémentaire ou en substance complémentaire de l'angle d'inclinaison de l'axe de la chambre de foyer.
L'inclinaison minimum de 15 de l'axe de la chambre du foyer cyclone sur la verticale assure une montée suffisante dans les tubes des deux groupes, tandis qu'au fond de la chambre de foyer la surface s'incline de haut en bas jusqu'à une partie horizontale ou approximativement horizon- tale de la chambre, où une ouverture de sortie de scorie peut être aménagée..
Comme les gaz sont déchargés de haut en bas dans la chambre de combustion secondaire, la sortie de scorie de celle-ci peut être établie de manière à être balayée par les gaz.
L'invention sera décrite ci-après,à titre d'exemple, avec réfé- rence au dessin partiellement schématique annexé, dans lequel s
Fig. 1 est une vue en élévation de côté, partiellement en coupe verticale suivant la ligne 1-1 de la Figo 2, d'une partie du générateur de vapeur tubulaire comprenant une chambre de foyer cyclone, une chambre de combustion secondaire et une partie inférieure d'une chambre de rayonnement et, Fig. 2 est une vue en coupe horizontale, suivant la ligne II-II de la Fig. 1, d'une moitié du générateur de vapeur
La chambre 1 du foyer cyclone représenté sur le dessin est l'une des chambrer d'une paire de chambres dont l'autre chambre est semblable et aménagée d'une façon semblable, sauf que le sens du tourbillonnement est renversé.
Les foyers cyclones sont agencés de manière à se décharger dans une chambre de combustion secondaire 2 conduisant à une chambre de rayonne- ment 3. D'un corps cylindrique à vapeur et liquide (non représenté) du gé- nérateur de vapeur partent deux colonnes descendantes disposées symétrique- ment, dont la colonne 4 est représentée sur les dessins, les colonnes descen- dantes étant reliée à un corps cylindrique inférieur 6 et desservant respec- tivement les groupes de tubes des parois latérales opposées des chambres de combustion secondaire et de rayonnement et les groupes de tubes des deux foyers cyclones.
Ainsi, la colonne descendante 4 est représentée comme des- tinée à être reliée au corps cylindrique 6 par des tubes 5,au collecteur de parois latéral 8 par des tubes 7 et à des distributeurs 10 et 13 de la chambre 1 du foyer cyclone 1 par des tubes 15.
La paroi périphérie de la chambre 1 du foyer cyclone comprend deux groupes de tubes refroidisseurs, un groupe de tubes semi-circulaires 9 qui se rendent du distributeur 10 à un collecteur 11 et un groupe de tubes 12 qui vont du distributeur 13 à un collecteur 14 Sur un quart de cercle approximativement,
les tubes 12 sont courbés autour du même centre et sous le même rayon de courbure que les tubes 9. Sur le restant de leur longueur ces tubes sont en spirale de telle sorte que leurs extrémités et le collec- teur 14 sont déportés vers l'extérieur par rapport au collecteur 11 et aux extrémités adjacentes des tubes 9 L'extrémité supérieure approximativement conique de la chambre du foyer cyclone est garnie de deux groupes de tubes semi-circulaires ou approximativement semi-circulaires raccordés respectif vement par leurs extrémités d'entrée aux distributeurs 10 et 13 et par leurs extrémités de sortie au collecteur 11 ou au collecteur 14 Les collecteurs 11 et 14 sont reliés par des sections de tubes 16 à des tubes réfrigérants 17 de la paroi avant 18 de la chambre de rayonnement 3
Du corps cylindrique inférieur 6
partent trois faisceaux de tu- bes 19, 25 et 28, les tubes 19 garnissant la partie inférieure, la paroi avant 42 et le ciel 20 de la chambre de combustion secondaire et se pro- longeant entre les tubes refroidisseurs 17 comme tubes refroidisseurs de la paroi avant 18 de la chambre de rayonnement. Ceux des tubes 19 qui pas- sent en dessous de la chambre 1 du foyer cyclone contribuent à former l'ex- trémité inférieure tronconique de cette chambre, un certain nombre de ces
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tubes étant recourbés en forme de boucles en avant et en arrière, comme c'est indiqué en 41 et un jeu central de ces tubes contribuant à former un goulet de forme tronconique s'étandant et se rétrécissant vers l'intérieur 24 pour la sortie des gaz de la chambre du foyer cyclone.
Ainsi, chaque tube de ce jeu en atteignant la base du goulet s'étend d'abord de bas en haut dans celle- ci jusqu'à un niveau déterminé et ensuite autour du goulet suivant une cour- be d'une amplitude d'un demi=cercle approximativement ou d'une partie ,de demi-cercle.
Les tubes du jeu forment deux groupes de sections de tubes s'étendant en sens opposés autour du goulet et les sections de tubes des deux groupes se rencontrent à leurs extrémités de sortie,.Au-delà des deux groupes de sections de tubes, les tubes du jeu se prolongent radialement et sont rac- cordés au collecteur 14. De préférence, pour réduire la résistance à l'écou- lement des gaz de combustion, des paires de sections de tubes du même groupe ou de groupes différents sont réunies à leurs extrémités de sortie par des branchements en sections de tubes communes reliées au collecteur 14 les sections de tubes communes étant disposées l'une derrière l'autre dans le sens de l'écoulement des gaz de combustion.
Les tubes du faisceau 25 forment un écran à scorie 26 en travers de la sortie des gaz de la chambre de combustion secondaire et se terminent dans un collecteur intermédiaire 27 d'où les tubes refroidisseurs s9étendent entre les tubes 17 de la paroi avant 18 de la chambre de rayonnement au corps cylindrique de vapeur et de liquide, tandis que les tubes du faisceau 28 gar- nissent la paroi arrière 29 de la chambre de rayonnement.
Les parois latérales opposées de la chambre de combustion secon- daire et de la chambre de rayonnement sont semblables et la paroi latérale représentée est formée par des tubes refroidisseurs 39 partant du collecteur 8 Quelques uns des tubes de parois sont divisés en parties inférieures et en parties supérieures reliées ensemble par un raccordement à un collecteur en forme de cadre 40 dans l'espace intérieur duquel s'étendent un conduit d'air primaire et de combustible 30 qui se termine par des tuyères dirigées tangentiellement 31 32 et 33 et un conduit d'air secondaire 34 qui se ter- mine tangentiellement et dans la région la plus élevée de la paroi périphé- rique de la chambre du foyer cyclone par une ouverture en forme de fente 35 entre les collecteurs 11 et 14 Les parois du foyer cyclone,
de la chambre secondaire et de la chambre de rayonnement comprennent des isolements appro- priés et des caissons à l'extérieur des tubes refroidisseurs des parois et les tubes refroidisseurs des parois de la chambre du foyer cyclone et de la cham- bre du foyer secondaire sont pourvus d'ergots et recouverts de matière réfrac- taire d'une manière connue
La chambre 1 du foyer cyclone comporte à son extrémité inférieure une fente de sortie de scorie communiquant avec la chambre de combustion se- condaire et formée dans la région la plus basse de l'extrémité inférieure de la chambre du foyer cyclone et/ou dans la partie adjacente du goulet de sortie des gaz.
Comme c'est représenté, une sortie de scorie 36 est ménagée sous forme d'une fente s'étendant radialement dans la région la plus basse de l'extrémité inférieure de la chambre du foyer cyclone et de bas en haut dans le goulet 24 De préférence, la fente s'élargit à l'extrémité infé- rieure de la chambre du foyer cyclone, de l'extrémité située radialement à l'extérieur de celle-ci vers le goulet et s'étend dans cette extrémité intérieurement vers le goulet d'un point situé à égales distances ou approxi- mativement à égales distances entre le bord situé radialement à l'extérieur de l'extrémité inférieure et le goulet.
La chambre de combustion secondaire 2 présente une paroi avant incurvée 42 inclinée sous une pente croissante depuis la base de la chambre de combustion secondaire jusqu'aux chambres des foyers cyclones et la partie inférieure 43 de la chambre de rayonnement est fortement inclinée A la partie inférieure de la chambre de combustion secondaire se trouve une sor- tie de scorie 37 communiquant avec un puits 38 obturé par une garde hydrauli- que (non représentée), les tubes 19 qui sans cela croiseraient la sortie 37 étant conduits autour de celle-ci.
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En service, les gaz déchargés de la chambre 1 du foyer cyclone sont dirigés vers la paroi 42 de la chambre de combustion secondaire et sont gui- dés par cette paroi vers le fond de la chambre de combustion secondaire contenant la sortie de scorie 37 et vers la sortie des gaz de la chambre de combustion secondaire communiquant arec la chambre de rayonnement 3 Une grande proportion de la cendre contenue dans le combustible est re- tenue à l'état de scorie en fusion dans la chambre du foyer cyclone et une autre quantité de scorie à l'état fluide est déposée à l'intérieur de la chambre de combustion secondaire 2 et sur les tubes 26 de l'écran à scorie.
La scorie déposée sur la paroi périphérique de la chambre du foyer cyclone s'écoule de haut en bas sur les surfaces à pente raide de celle-ci jusqu'à l'extrémité inférieure de la chambre du foyer cyclone qui est chauffée par les gaz passant par le goulet 24 et par les gaz circulant dans la chambre de combustion secondaire et dont les surfaces s'inclinent de haut en bas vers la partie inférieure horizontale présentant la sortie de scorie 36, et la scorie s'écoule par cette sortie dans la chambre de combustion secondaire.
Les gaz de combustion circulant sur la paroi 42 et sur le fond de la chambre de combustion secondaire assurent la fluidité de la scorie qui est évacuée de cette chambre par la sortie de scorie 37 Revendications lo- Appareil de combustion comportant au moins une chambre de foyer cyclone qui est associée à une chambre de combustion secondaire et dont les parois sont pourvues de tubes vaporisants aménagés pour fonctionner arec circulation naturelle et comprenant deux groupes de tubes qui partent d'un ou plusieurs distributeurs et sont inclinés de bas en haut en sens opposés autour de la paroi périphérique de la chambre,
caractérisé en ce que l'axe de la chambre du foyer cyclone est incliné sur la verticale d'un angle com- pris entre 15 et 45 tandis que l'extrémité inférieure de la chambre est pourvue d'une sortie de gaz et a une forme tronconique vers l'extérieur,!' angle entre 19 axe du cône et la surface conique étant complémentaire ou ap- proximativement complémentaire de l'angle d'inclinaison de l'axe de la cham bre.
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BABCOCK & WILCOX LIMITED, residing in LONDON.
COMBUSTION EQUIPMENT IMPROVEMENTS.
This invention relates to combustion devices which have at least one cyclone hearth combustion chamber associated with a secondary combustion chamber. Devices of this type are known in which the chamber or each of the cyclone hearth chambers is arranged so that its axis is slightly inclined and is provided with walls lined with naturally circulating vaporizing tubes, comprising two groups of tubes which pass through it. tent one or more distributors by tilting from bottom to top in the opposite direction around the peripheral wall of the firebox,
the tubular wall at the front of the secondary combustion chamber also serving to form the end wall of the cyclone hearth chamber at the end of the latter where the gas outlet is located and having both an outlet gases leaving the cyclone hearth chamber and a slag outlet leaving the bottom of this chamber A vertical axis cyclone hearth chamber provided with cooling tubes in its peripheral wall parallel to the axis is also a known arrangement and is advantageous from the standpoint of slag evacuation, more particularly when the slag melting temperature is high.
However, the cooling tubes located at the base of the cyclone hearth chamber must be provided for forced circulation. It is an object of the invention to provide an arrangement of cyclone hearth and secondary combustion chambers which also has advantages from the point of view of slag removal, but where all the cooler tubes are arranged to operate with it. natural circulation.
In a combustion apparatus comprising at least one cyclone hearth chamber associated with a secondary combustion chamber and the walls of which are provided with vaporizing tubes arranged to operate with natural circulation and comprising two groups of tubes which leave from one or more distributors in tilting from bottom to top in opposite directions around the peripheral wall of the hearth chamber, the axis of the combustion chamber of the cyclone hearth is, according to the present invention, inclined
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on the vertical at an angle between 15 and 45 while the lower end of the firebox is provided with a gas outlet and has a frustoconical shape towards the outside,
the angle between the axis of the cone and the conical surface being complementary or substantially complementary to the angle of inclination of the axis of the hearth chamber.
The minimum inclination of 15 of the axis of the cyclone hearth chamber to the vertical ensures sufficient rise in the tubes of both groups, while at the bottom of the hearth chamber the surface tilts up and down to 'to a horizontal or approximately horizontal part of the chamber, where a slag outlet opening can be provided.
As the gases are discharged from top to bottom in the secondary combustion chamber, the slag outlet therefrom can be set so as to be swept away by the gases.
The invention will be described below, by way of example, with reference to the attached partially schematic drawing, in which s
Fig. 1 is a side elevational view, partially in vertical section taken along the line 1-1 of Fig. 2, of a part of the tubular steam generator comprising a cyclone hearth chamber, a secondary combustion chamber and a lower part of 'a radiation chamber and, FIG. 2 is a horizontal sectional view, taken along the line II-II of FIG. 1, half of the steam generator
The chamber 1 of the cyclone hearth shown in the drawing is one of the chambers of a pair of chambers, the other chamber of which is similar and arranged in a similar manner, except that the direction of the swirl is reversed.
The cyclone hearths are arranged so as to discharge into a secondary combustion chamber 2 leading to a radiating chamber 3. From a cylindrical vapor and liquid body (not shown) of the steam generator, two descending columns leave. symmetrically arranged, column 4 of which is shown in the drawings, the descending columns being connected to a lower cylindrical body 6 and respectively serving the groups of tubes of the opposite side walls of the secondary combustion and radiation chambers and the groups of tubes of the two cyclone centers.
Thus, the descending column 4 is shown as intended to be connected to the cylindrical body 6 by tubes 5, to the side wall collector 8 by tubes 7 and to distributors 10 and 13 of the chamber 1 of the cyclone hearth 1 by tubes 15.
The periphery wall of the chamber 1 of the cyclone hearth comprises two groups of cooling tubes, a group of semi-circular tubes 9 which go from the distributor 10 to a collector 11 and a group of tubes 12 which go from the distributor 13 to a collector 14 About a quarter of a circle,
the tubes 12 are curved around the same center and under the same radius of curvature as the tubes 9. Over the remainder of their length these tubes are spiraled so that their ends and the collector 14 are offset outwards relative to the manifold 11 and to the adjacent ends of the tubes 9 The approximately conical upper end of the cyclone hearth chamber is lined with two groups of semi-circular or approximately semi-circular tubes respectively connected by their inlet ends to the distributors 10 and 13 and by their outlet ends to the collector 11 or to the collector 14 The collectors 11 and 14 are connected by sections of tubes 16 to cooling tubes 17 of the front wall 18 of the radiation chamber 3
From the lower cylindrical body 6
Three bundles of tubes 19, 25 and 28 leave, the tubes 19 lining the lower part, the front wall 42 and the top 20 of the secondary combustion chamber and extending between the cooling tubes 17 as the cooling tubes of the secondary combustion chamber. front wall 18 of the radiation chamber. Those of the tubes 19 which pass below the chamber 1 of the cyclone hearth contribute to forming the frustoconical lower end of this chamber, a certain number of these
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tubes being curved in the form of loops forward and backward as indicated at 41 and a central set of these tubes contributing to form a frustoconical shaped neck extending and narrowing inward 24 for the exit of the tubes. gas from the cyclone hearth chamber.
Thus, each tube of this set on reaching the base of the bottleneck extends first from bottom to top therein to a determined level and then around the bottleneck following a curve of an amplitude of one. semi = circle approximately or part, of semi-circle.
The tubes in the set form two groups of tube sections extending in opposite directions around the neck and the tube sections of the two groups meet at their outlet ends. Beyond the two groups of tube sections, the tubes clearance extend radially and are connected to manifold 14. Preferably, to reduce the resistance to flue gas flow, pairs of pipe sections from the same group or from different groups are joined at their ends. outlet by connections in common tube sections connected to the manifold 14, the common tube sections being arranged one behind the other in the direction of the flow of the combustion gases.
The tubes of bundle 25 form a slag screen 26 across the gas outlet of the secondary combustion chamber and terminate in an intermediate manifold 27 from which the cooler tubes extend between the tubes 17 of the front wall 18 of the chamber. radiation chamber to the cylindrical body of vapor and liquid, while the bundle tubes 28 line the rear wall 29 of the radiation chamber.
The opposite side walls of the secondary combustion chamber and the radiation chamber are similar and the side wall shown is formed by cooler tubes 39 extending from the manifold 8 Some of the wall tubes are divided into lower parts and parts. upper parts connected together by a connection to a manifold in the form of a frame 40 in the interior space of which extend a primary air and fuel duct 30 which terminates in tangentially directed nozzles 31 32 and 33 and a duct of secondary air 34 which terminates tangentially and in the uppermost region of the peripheral wall of the chamber of the cyclone hearth through a slit-shaped opening 35 between the collectors 11 and 14 The walls of the cyclone hearth,
of the secondary chamber and of the radiation chamber include appropriate insulation and casings on the outside of the wall cooler tubes and the wall cooler tubes of the cyclone hearth chamber and of the secondary hearth chamber are provided with lugs and covered with refractory material in a known manner
The chamber 1 of the cyclone hearth has at its lower end a slag outlet slot communicating with the secondary combustion chamber and formed in the lower region of the lower end of the cyclone hearth chamber and / or in the chamber. adjacent part of the gas outlet.
As shown, a slag outlet 36 is provided in the form of a radially extending slit in the lowermost region of the lower end of the cyclone hearth chamber and from bottom to top in the neck 24 of preferably, the slot widens at the lower end of the chamber of the cyclone hearth, from the end situated radially outside the latter towards the neck and extends in this end internally towards the neck d a point at equal distances or approximately equal distances between the edge located radially outside the lower end and the neck.
The secondary combustion chamber 2 has a curved front wall 42 inclined at an increasing slope from the base of the secondary combustion chamber to the cyclone hearth chambers and the lower part 43 of the radiation chamber is strongly inclined to the lower part. from the secondary combustion chamber there is a slag outlet 37 communicating with a well 38 closed by a hydraulic guard (not shown), the tubes 19 which would otherwise cross the outlet 37 being conducted around the latter.
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In service, the gases discharged from chamber 1 of the cyclone hearth are directed towards the wall 42 of the secondary combustion chamber and are guided by this wall towards the bottom of the secondary combustion chamber containing the slag outlet 37 and towards the exit of the gases from the secondary combustion chamber communicating with the radiation chamber 3 A large proportion of the ash contained in the fuel is retained in the state of molten slag in the cyclone hearth chamber and another quantity of slag in the fluid state is deposited inside the secondary combustion chamber 2 and on the tubes 26 of the slag screen.
The slag deposited on the peripheral wall of the cyclone hearth chamber flows up and down over the steeply sloping surfaces thereof to the lower end of the cyclone hearth chamber which is heated by the passing gases. by the neck 24 and by the gases circulating in the secondary combustion chamber and whose surfaces slope from top to bottom towards the horizontal lower part having the slag outlet 36, and the slag flows through this outlet into the chamber secondary combustion.
The combustion gases circulating on the wall 42 and on the bottom of the secondary combustion chamber ensure the fluidity of the slag which is discharged from this chamber through the slag outlet 37 Claims lo- Combustion apparatus comprising at least one hearth chamber cyclone which is associated with a secondary combustion chamber and whose walls are provided with vaporizing tubes arranged to operate with natural circulation and comprising two groups of tubes which start from one or more distributors and are inclined from bottom to top in opposite directions around the peripheral wall of the chamber,
characterized in that the axis of the cyclone hearth chamber is inclined to the vertical at an angle between 15 and 45 while the lower end of the chamber is provided with a gas outlet and has a shape frustoconical outwards ,! ' angle between the axis of the cone and the conical surface being complementary or approximately complementary to the angle of inclination of the axis of the chamber.