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PROCEDE ET APPAREIL POUR BRULER DU CHARBON A HAUTE TENEUR EN MATIERES VOLATILES DANS UN FOYER A ECOULEMENT DE SCORIE.
Cette invention concerne un procédé et un appareil pour brûler des charbons à haute teneur en matières volatiles dans un foyer à écoulement de scories. Lorsqu'on brûle dans un foyer cyclone des charbons à forte teneur en matières volatiles tels que le lignite, les charbons à gaz ou les charbons à gaz à longues flammes, le coke brûle dans la chambre de combustion du foyer cyclone, tandis que les matières volatiles produisent une longue flamme qui peut s'étendre à grande distance à l'intérieur d'une chambre de combustion secondaire ou à l'intérieur d'une chambre de rayonnement associées à la chambre de combustion du foyer cyclone et peut être atteindre la section à convection du générateur de vapeur de type tubulaire dont le foyer cyclone fait partie.
Cette combustion donne lieu à une mauvaise répartition de la température, la température dans le foyer cyclone diminuant dans une mesure telle que l'écoulement de la scorie ne peut plus être assuré. En même temps la température dans la chambre de rayonnement et le danger de la formation de dépôts de scorie sur les surfaces de chauffe par convection augmentento
Dans le procédé pour brûler, dans un foyer à écoulement de scorie, un charbon ayant une forte teneur en matières volatiles, suivant la présente invention, des matières volatiles sont extraites du charbon par gazéification partielle ou carbonation et le coke et le gaz provenant du charbon sont amenés au foyer pour y brûler et sont intimement mélangés avec la quantité voulue d'air comburant.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels:
Fig. 1 est une vue partiellement schématique, en coupe verticale
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longitudinale d'un générateur de vapeur de type tubulaire, et
Fig. 2 est une vue schématique d'une chambre à combustion de foyer cyclone et de l'installation de carbonisation associée.
Le générateur de vapeur tubulaire de la Fig. 1 possède deux foyers cyclones adjacents, dont l'un est visible en 1, ces deux foyers étant construits d'une manière connue et disposés chacun de manière à décharger les gaz par une ouverture telle que l'ouverture 2 dans une chambre de combustion secondaire 3 communiquant avec une chambre de rayonnement 4. De cette dernière part un parcours vertical 5 dans lequel sont montés des faisceaux tubulaires 6, 7, 3, 9 d'un surchauffeur. La sortie du parcours de gaz 5 communique avec un parcours descendant 10 contenant un faisceau tubulaire de surchauffeur Il et un réchauffeur d'air 12 et menant à un parcours ascendant 13 contenant deux faisceaux tubulaires d'économiseur 14 et 15 et un réchauffeur d'air 16.
Les parcours 5 et 10 sont séparés par une paroi séparatrice 17 et les parcours 10 et 13 par une paroi séparatrice 18.
Un corps cylindrique à vapeur et liquide 20 est disposé au-dessus d'un ciel incliné 19 à la partie supérieure du parcours 5 et est relié à un corps cylindrique inférieur 22 au moyen de tubes de descente non chauffés, dont on ne voit qu'un groupe 21.
Des tubes 23,partant du corps cylindrique 22, sont reliés à des distributeurs des foyers cyclones tels que le distributeur 24, d'où partent les tubes de refroidissement, tels que les tubes 25, noyés dans les parois des chambres des foyers cyclone et aboutissant à des collecteurs, tels que le collecteur 26, dont les tubes à circulation ascendante 27 forment un écran à scorie 28 à l'extrémité supérieure de la chambre de rayonnement 4 et rejoignent le long de la paroi arrière du parcours 5 le corps cylindrique 20.
Un autre faisceau de tubes 29 qui part du corps cylindrique inférieur 22 forme un écran à scorie 30 et rejoint le long de la paroi séparatrice 17 le corps cylindrique 20. D'autres tubes garnissent le fond de la chambre de combustion 3, la paroi arrière de la chambre de rayonnement et contri- buent à garnir la paroi arrière du parcours 5.
D'autres tubes garnissent la paroi avant de la chambre 3 et les parois latérales de la chambre de combustion secondaire et de la chambre de rayonnement sont également garnies de tubes vaporisants, de manière connue.
A l'endroit où, à la partie inférieure du générateur de vapeur, des tubes passent dans les parois, une enveloppe 31 étanche à l'air et à la pression entoure les foyers cyclones de manière que seules les têtes de leurs brûleurs se trouvent à l'extérieur. Le toit incliné 32 de l'enveloppe forme une paroi d'une trémie à cendres sous les parcours 10 et 13. Une enveloppe semblable entoure le corps cylindrique 20.
Chaque foyer cyclone présente une ouverture de sortie 33 pour permettre le passage de la scorie dans un puisard 34 dont l'extrémité 35 est immergée, pour former garde hydraulique, dans une auge à eau 36 d'où la scorie granulaire peut être enlevée par un transporteur à racloirs 37.
L'amenée du combustible et de l'air aux chambres des foyers cyclones se fait d'une manière connue, l'air secondaire étant introduit tangentiellement dans chaque chambre par des tuyères telles que les tuyè- res 36, réparties sur toute la longueur de la paroi périphérique cylindrique de la chambre, tandis que le coke est introduit dans la chambre en même temps que l'air primaire ou véhiculaire, par des tuyères telles que les tuyères 39.
Le gaz est introduit dans la chambre de combustion secondaire 3 conjointement avec l'air comburant nécessaire par des brûleurs à flammes courtes appropriés 40 disposés sur les côtés opposés de la chambre approximativement au niveau des ouvertures de sortie 33 de la scorie.
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Pendant le fonctionnement, il n'est envoyé que la quantité d'air suffisante pour assurer la combustion du coke dans les chambres des foyers cy- clones qui par conséquent fonctionnent à une température élevée assurant une évacuation convenable de la scorie en fusion. Le gaz étant dissocié des ma- tières solides du charbon, s'allume imméditement à son entrée dans la chambre de combustion secondaire et brûle rapidement en chauffant ainsi les sorties de scorie et le fond de la chambre de combustion secondaire et en contribuant à maintenir la scorie en fusion.
Si on le désire, on ne brûle qu'une partie des gaz dans la chambre de combustion, le restant étant utilisé ailleurs. Cette possibilité est parti- culièrement utile si la température tend à devenir trop élevée dans la chambre de rayonnement. Dans certains cas, la totalité des gaz peut être utilisée ail- leurs, pourvu que les conditions voulues soient maintenues dans le foyer par la combustion du coke seul.
De préférence, le charbon est chauffé pour effectuer une carboni- satiop ou gazéification partielle au moyen de gaz chauds venant du foyer.
Ainsi, la Fig. 2 montre une installation où une chambre de foyer cyclone est aménagée pour recevoir du coke et des gaz d'un réservoir fermé qui comporte un dispositif transporteur de charbon destiné à amener du charbon à la partie supérieure de ce réservoir, un dispositif pour enlever le coke du fond de ce dernier, et une sortie de gaz pour évacuer le gaz d'une partie supérieure, un dispositif pour transmettre la chaleur des gaz de combustion au charbon situé dans une partie supérieure gazéifiante du réservoir et un dispositif pour refroidir le coke dans une partie inférieure du réservoir au moyen de l'air comburant.
Dans l'installation de la Fig. 2, des dispositifs (non représentés) sont prévus pour broyer le charbon à de petites dimensions, pour le sécher et envoyer le charbon préparé dans une soute 41. Un transporteur à charbon étanche à la pression 42 est destiné à amener le charbon de la soute 41 à la partie supérieure d'une soute fermée à double paroi 43 dont la partie supérieure a de préférence une forme cylindrique à axe vertical tandis que le fond est formé d'une trémie tronconique. Les doubles parois qui sont en acier réfractaire enfermant un espace 53 autour de la partie supérieure et un espace séparé 46 autour de la trémie du fond.
Un conduit 54 est prévu pour prélever des gaz chauds de la chambre de combustion 1 d'un foyer cyclone et les amener dans l'espace 53 et delà dans un parcours à convection d'un générateur de vapeur tubulaire dont le foyer cyclone fait partie. Un conduit 49 pour l'air comburant secondaire est relié à l'espace 46 et va ensuite au foyer cyclone. Au fond de la soute 43 se trouvent des dispositifs, comprenant un transporteur 47, pour enlever le coke et l'amener à un conduit d'air primaire ou véhiculaire 48 relié au foyer cyclone, tandis qu'au sommet de la soute se trouve une sortie de gaz reliée à un conduit 45 pourvu d'une vanne d'arrêt et de réglage 45' et communiquant aussi avec le foyer cyclone.
En fonctionnement, le charbon qui tombe dans la partie supérieure de la soute 43 est carbonisé sous l'effet de la température élevée et le coke qui tombe dans la trémie du fond cède de la chaleur à l'air secondaire.
Le coke refroidi dans la trémie est envoyé par le transporteur 47 dans le conduit d'air primaire 48 et le gaz est évacué par le conduit 45.
Le coke en même temps que l'air primaire, le gaz et l'air secondaire sont envoyés dans la chambre du foyer cyclone pour tourbillonner dans le même sens autour de la chambre et sont introduits dans celle-ci, le coke radialement à l'intérieur et le gaz radialement à l'extérieur de l'air comburant. A cet effet, une zone de la chambre 1 du foyer cyclone du côté opposé à la sortie du gaz de la chambre est pourvue de tuyères ou dispositifs d' amenée du gaz 52 raccordés au conduit 45, de tuyères ou dispositifs d'amenée d'air comburant 50 raccordés au conduit 49 et de tuyères ou dispositifs d' amenée de coke et d'air primaire 51 raccordés au conduit 48.
Toutes ces entrées ou tuyères sont dirigées de manière à produire un tourbillonnement
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dans le sens des aiguilles d'une montre autour de la chambre du foyer cyclone comme on le voit sur la Fig. 2, les tuyères d'entrée 50 étant situées, dans le sens du tourbillonnement, en aval des tuyères d'entrée 51 et les tuyères d'entrée 52 étant situées, dans le sens du tourbillonnement, en aval des tuyères d'entrée 50. De préférence, un certain nombre de tuyères 50 pourvues de vannes ou de registres de réglage individuels sont placées cote à côte, longitudinalement, à peu près sur toute la paroi cylindrique périphérique de la chambre de combustion du foyer cyclone.
De préférence aussi, une ou plusieurs tuyères 51 disposées côte à côte dans le sens longitudinal de la chambre de combustion et une ou plusieurs tuyères 52 disposées également côte à côte dans le sens longitudinal de la chambre et en nombre égal à celui des tuyères 52 et inférieur à celui des tuyères 50 sont aménagées dans cette zone, les tuyères 52 étant établies tangentiellement à la surface interieure de la chambre de combustion du foyer cyclone et parallèlement ou à peu près parallèlement aux tuyères 50 et 51 et les tuyères 51 et 52 s'étendant d'un côté à l'autre de cette zone.
En service, le gaz et le coke se meuvent, radialement en sens opposés, en travers de la couche d'air comburant et tous deux sont mélangés intimement à la quantité nécessaire d'air comburant et s'allument et brûlent rapidement à une température élevée favorisant l'écoulement de la scorie.
Lors de la mise en marche, il est avantageux de brûler dans la chambre 1 du foyer cyclone un combustible facilement inflammable, les gazprovenant de la chambre de combustion étant utilisés pour la gazéification du charbon dans la soute 43, tandis que les gaz engendrés sont utilisés pour chauffer le foyer et que le coke est emmagasiné dans la soute jusqu'à ce que le foyer cyclone ait été chauffé à une température de combustion appropriée pour le coke.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour brûler dans un foyer avec écoulement de scorie du charbon à forte teneur en matières volatiles, caractérisé en ce que les matières volatiles sont extraites du coke par une carbonisation ou gazéification partielle et que le charbon et le gaz provenant du charbon sont amenés dans la chambre de combustion du foyer pour y brûler et sont intimement mélangés à la quantité d'air comburant nécessaire.