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BADISCHE ANILIN- & SODA-FABRIK AKTIENGESELLSCHAFT, résidant à
LUDWIGSHAREN/Rhein (Allemagne).
PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LA COMBUSTION OU LA GAZEIFICATION DE SUBSTANCES
LIQUIDES OU LIQUEFIABLES.
La présente invention est relative à un procédé et dispositif pour la combustion ou la gazéification de substances liquides ou liquéfia- bles, en particulier de substances difficiles à brûler.
Il est connu d'utiliser pour des foyers industriels, alimentés avec des combustibles solides, liquides ou gazeux, des chambres de combus- tion, dans lesquelles s'effectue une précombustion ou déjà la combustion complète du combustible. Ces chambres peuvent être de forme cylindrique et l'air de combustion peut y être introduit, tangentiellement, en divers points de la périphérie. Il est en outre connu, dans le cas de combustibles liquides, notamment de ceux qui sont difficiles à brûler, de les insuffler par des tuyères de l'air de combustion tourbillonnant. Dans ce cas, il est nécessaire d'effectuer le soufflage du combustible par des tuyères, sous des pressions élevées, s'élevant à au moins 3 atm.
De ce fait, en particu- lier pour les brûleurs à dimensions assez faibles, les canaux d'injection doivent être très étroits, à tel point qu'ils se bouchent facilement par cokéfaction ou par des impuretés qui se trouvent dans la combustible.
La présente invention a pour objet un procédé pour la combustion de substances liquides ou liquéfiables, en particulier de telles substances difficiles à brûler,par exemple de résidus d'huile, lequel procédé ne pré - sente pas ces inconvénients. Le nouveau procédé consiste à introduire les substances devant être brûlées, à l'état liquide, sous une faible pression radialement ou tangentiellement, l'air étant introduit tangentiellement, également sous une faible pression par des tuyères se trouvant dans un même plan, dans un foyer cylindrique de mélange, revêtu intérieurement de maçon-
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nerie et renvoyant la chaleur par rayonnement, de sorte que l'évapora- tion et ensuite la combustion s'amorcent immédiatement à l'orifice de sortie du combustible, du fait que la flamme,
ainsi que la paroi chauffée renvoient, par rayonnement, la chaleur nécessaire à cet effet. Avec des résidus d'huile difficiles à brûler, il est indiqué de préchauffer le foyer de mélange, par exemple par des huiles légères ou des gaz. La faible pression du liquide peut s'élever à environ 1 à 3 m de colonne d'eau, par rapport à la pression qui règne dans le foyer de mélange.
On veillera à ce que les tuyères d'amenée d'air soient disposées, en fonction de la combustibilité des substances à brûler, à une distance plus ou moins rapprochée du tube d'amenée d'huile, pour que l'air soit bien chauffé, mais qu'ils s'agisse néanmoins comme fluide réfrigérant sur l'embouchure de ce tube, de telle sorte que, d'une part, une cokéfaction soit évitée et que, d'autre part, l'évaporation de l'huile ne soit pas entravée.
Selon ce procédé, on peut également brûler simultanément des gaz de combustion ou des combustibles solides, finement divisés, tels que du poussier de charbon. A cet effet, on prévoit, à côté des tuyères d'air disposées tangentiellement, encore des orifices d'amenée pour ces combustibles.
Lorsqu'on veut utiliser simultanément des combustibles solides finement divisés, par exemple des déchets,tels que les déchets de cuir, etc., il est particulièrement avantageux de disposer les orifices d'ame- née ou les tuyères, axialement, d" préférence centralement, et d'introdui- re ces combustibles au moyen de gaz, notamment d'air, qui leur sert de véhicule. Toutefois, les combustibles liquides, ainsi que l'air de combus- tion, sont, dans ce cas, introduits tangentiellement ou radialement à la périphérie.
Cette forme de réalisation offre le grand avantage de permettre la construction de chambres de combustion de dimensions considérables et d'atteindre facilement des températures très élevées, par exemple compri- ses entre 1500 et 1800 ; elle convient ainsi très bien pour le chauffage des chaudières et pour faire fondre des substances à point de fusion élevé par exemple dans des processus métallurgiques, étant donné qu'on peut, dans ce cas, produire une flamme longue, très vive, c'est-à-dire qui dé- gage des calories.
On a en outre trouvé que le procédé précité et la chambre de combustion décrite peuvent également être utilisés de façon particulière- ment avantageuse pour la gazéification de combustibles, notamment de sub- stances difficiles à brûler, liquides ou liquéfiables, avec formation de gaz combustibles. Il est, dans ce cas, seulement nécessaire - en opérant pour le reste dans les conditions déjà indiquées - de limiter l'amenée d'air à un point tel qu'une combustion complète ne puisse avoir lieu.
L'apport d'air peut s'effectuer, dans ce.cas, par une ou plusieurs séries de tuyères, disposées à la périphérie de la chambre de combustion, pour qu'il se produise une décomposition graduelle du combustible. Une addi- tion de vapeur d'eau peut également être avantageuse ; ce cas fl. faut encore prévoir un orifice d'amenée de vapeur d'eau. On obtient de la sorte, par exemple à partir d'huiles moyennes ou lourdes, des gaz précieux composés principalement d'oxyde de carbone, d'hydrogène et d'hydrocarbures inférieurs et pouvant être recueillis dans des gazomètres ou être dirigés immédiatement vers le lieu de leur utilisation.
A titre indicatif, mais nullement limitatif, on a représenté sur les dessins ci-annexés un exemple de réalisation d'un dispositif de ce genre. Dans ces dessins :
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- la figure la est une coupe longitudinale d'une chambre de combustion selon la présente invention; - la figure Ib est une coupe transversale de cette chambre; - la figure 11a est une coupe longitudinale d'une chambre de combustion dans laquelle est introduit centralement, du poussier de char- bon, et - la figure IIb est une coupe transversale de cette chambre.
Sur les figures la et Ib, la chambre de combustion est con- stituée par une tôle 1 formant l'enveloppe de la maçonnerie 2. L'air est amené tangentiellement au foyer 9, par deux tuyères 2, en passant par le canal annulaire 3. Le combustible liquide, par exemple un résidu d'huile est introduit dans le foyer 9 par la conduite 7 ou 8. Une amenée éventuel- le de gaz de combustion aux fentes d'introduction de gaz 5 s'effectue par le canal annulaire 6. Par la conduite 10, on peut introduire du combus- tible en poussière. Cette conduite, qui traverse la maçonnerie, peut dé- boucher derrière la fente d'amenée d'air 4, dans le sens de la circula- tion des gaz. Dans le foyer 11, le combustible peut être complètement brûlé. La chambre de combustion qui, sur cette figure, est verticale, peut également être montée horizontalement ou obliquement.
Sur les figures IIa et IIb, 1 représente l'enveloppe en tôle avec maçonnerie intérieure 2 qui peut également être remplacée par un re- vêtement métallique. Une partie de l'air de combustion est introduite tan- gentiellement par les deux tuyères 4, dans la chambre de combustion 9, en passant par le canal annulaire 3a. L'amenée du reste d'air s'effectue en direction axiale, par la conduite annulaire 3b. Le combustible liquide par exemple un résidu d'huile, est amené par la tuyauterie 7, qui est pré- vue dans la fente d'amenée d'air 4 disposée tangentiellement et qui est placée assez en arrière pour que soit assuré un mélange intime de l'huile avec l'air à l'orifice de la fente d'amenée d'air 4 vers la chambre de combustion 9 et que soit évité un surchauffage du tube d'amenée d'huile.
Un apport éventuel de gaz combustible, en particulier pour la mise en mar- che du four, s'effectue par la fente d'amenée de gaz 5, en passant par la conduite annulaire 6. Le poussier de combustible est introduit axialement dans la chambre de combustion, au moyen d'air qui lui sert de véhicule, par de nombreux tubes d'amenée 10, disposés centralement. Ces tubes peuvent être déplacés axialement, la chambre de combustion 9 peut être directement reliée au four 11, pouvant, par exemple, être un four rotatif, un four de fusion ou un autre four analogue.
Exemple.
Des résidus de styrène provenant de la fabrication de polysty- rène sont introduits et gazéifiés dans la chambre de fusion décrite plus haut, la quantité d'air amenée s'élevant à 55% de la quantité d'air néces- saire à la combustion théorique. On obtient un gaz de composition sui- vante : 2,1 % CO2
0,1 5 O2
17,4% CO 4,4 % H2
76 % N2
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BADISCHE ANILIN- & SODA-FABRIK AKTIENGESELLSCHAFT, residing in
LUDWIGSHAREN / Rhein (Germany).
METHOD AND DEVICE FOR COMBUSTION OR GASIFICATION OF SUBSTANCES
LIQUID OR LIQUEFIABLE.
The present invention relates to a method and device for the combustion or gasification of liquid or liquefiable substances, in particular substances which are difficult to burn.
It is known to use, for industrial fireplaces, supplied with solid, liquid or gaseous fuels, combustion chambers, in which pre-combustion or already complete combustion of the fuel takes place. These chambers can be cylindrical in shape and the combustion air can be introduced therein, tangentially, at various points on the periphery. It is also known, in the case of liquid fuels, in particular those which are difficult to burn, to blow them through nozzles with swirling combustion air. In this case, it is necessary to carry out the blowing of the fuel by nozzles, under high pressures, amounting to at least 3 atm.
As a result, in particular for burners of fairly small dimensions, the injection channels must be very narrow, so much so that they easily become blocked by coking or by impurities which are in the fuel.
The subject of the present invention is a process for the combustion of liquid or liquefiable substances, in particular such substances which are difficult to burn, for example oil residues, which process does not have these drawbacks. The new process consists in introducing the substances to be burned, in the liquid state, under a low pressure radially or tangentially, the air being introduced tangentially, also under a low pressure by nozzles located in the same plane, in a cylindrical mixing hearth, lined internally with mason-
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nery and return the heat by radiation, so that evaporation and then combustion immediately start at the fuel outlet, because the flame,
as well as the heated wall return, by radiation, the heat necessary for this purpose. With oil residues that are difficult to burn, it is advisable to preheat the mixing chamber, for example with light oils or gases. The low pressure of the liquid can rise to about 1 to 3 m of water column, compared to the pressure prevailing in the mixing chamber.
Take care that the air supply nozzles are placed, depending on the combustibility of the substances to be burned, at a more or less close distance from the oil supply tube, so that the air is well heated. , but that they nevertheless act as refrigerant on the mouth of this tube, so that, on the one hand, coking is avoided and, on the other hand, the evaporation of the oil does not is not hindered.
According to this process, it is also possible to simultaneously burn flue gases or finely divided solid fuels, such as coal dust. For this purpose, next to the tangentially arranged air nozzles, there are also supply orifices for these fuels.
When it is desired to simultaneously use finely divided solid fuels, for example waste, such as leather waste, etc., it is particularly advantageous to arrange the inlet ports or nozzles axially, preferably centrally. , and to introduce these fuels by means of gas, in particular air, which serves as their vehicle. However, the liquid fuels, as well as the combustion air, are, in this case, introduced tangentially or radially at the periphery.
This embodiment offers the great advantage of allowing the construction of combustion chambers of considerable dimensions and easily reaching very high temperatures, for example between 1500 and 1800; it is therefore very suitable for heating boilers and for melting substances with a high melting point, for example in metallurgical processes, given that in this case a long, very bright flame can be produced, this is that is, which releases calories.
It has further been found that the aforementioned process and the combustion chamber described can also be used in a particularly advantageous manner for the gasification of fuels, in particular of substances which are difficult to burn, liquid or liquefiable, with the formation of combustible gases. In this case, it is only necessary - by operating for the rest under the conditions already indicated - to limit the supply of air to such a point that complete combustion cannot take place.
The air supply can be effected, in this case, by one or more series of nozzles, arranged at the periphery of the combustion chamber, so that a gradual decomposition of the fuel takes place. An addition of steam can also be advantageous; this case fl. It is also necessary to provide an orifice for supplying water vapor. In this way, for example from medium or heavy oils, precious gases are obtained which are mainly composed of carbon monoxide, hydrogen and lower hydrocarbons and which can be collected in gasometers or be sent immediately to the place. of their use.
By way of indication, but in no way limiting, there is shown in the accompanying drawings an exemplary embodiment of a device of this type. In these drawings:
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- Figure la is a longitudinal section of a combustion chamber according to the present invention; - Figure Ib is a cross section of this chamber; - Figure 11a is a longitudinal section of a combustion chamber into which is introduced centrally, coal dust, and - Figure IIb is a cross section of this chamber.
In Figures la and Ib, the combustion chamber is constituted by a sheet 1 forming the casing of the masonry 2. The air is brought tangentially to the hearth 9, by two nozzles 2, passing through the annular channel 3 The liquid fuel, for example an oil residue, is introduced into the furnace 9 through line 7 or 8. A possible supply of combustion gas to the gas introduction slots 5 takes place through the annular channel 6. Through line 10, dusty fuel can be introduced. This pipe, which passes through the masonry, can open behind the air supply slit 4, in the direction of the gas flow. In the firebox 11, the fuel can be completely burnt. The combustion chamber which, in this figure, is vertical, can also be mounted horizontally or obliquely.
In Figures IIa and IIb, 1 shows the sheet metal casing with internal masonry 2 which can also be replaced by a metal coating. Part of the combustion air is introduced tangentially through the two nozzles 4, into the combustion chamber 9, passing through the annular channel 3a. The supply of the remainder of air takes place in the axial direction, via the annular duct 3b. The liquid fuel, for example an oil residue, is fed through the pipe 7, which is provided in the air supply slot 4 arranged tangentially and which is placed far enough back to ensure an intimate mixture of oil with the air at the orifice of the air supply slit 4 towards the combustion chamber 9 and that overheating of the oil supply tube is avoided.
A possible supply of combustible gas, in particular for starting the furnace, is effected through the gas supply slot 5, passing through the annular pipe 6. The fuel dust is introduced axially into the chamber. combustion, by means of air which serves as its vehicle, by numerous supply tubes 10, arranged centrally. These tubes can be moved axially, the combustion chamber 9 can be directly connected to the furnace 11, which can, for example, be a rotary furnace, a melting furnace or another similar furnace.
Example.
Styrene residues from the manufacture of polystyrene are introduced and gasified in the melting chamber described above, the quantity of air supplied amounting to 55% of the quantity of air necessary for the theoretical combustion. . A gas of the following composition is obtained: 2.1% CO2
0.1 5 O2
17.4% CO 4.4% H2
76% N2