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La présente invention concerne les foyers cyclones comprenant des dispositifs pour l'introduction d'air primairee de combustible à teneur en cendre et d'air secondaire placés à la périphérie de la chambre du foyer et dirigés de manière à faire tourbillonner l'air primaire et le combusti- ble ainsi que l'air secondaire dans le même sens autour de la chambre, et des moyens d'évacuer la cendre de la chambre ; en fusion.
Le brevet belge n 525.424 montre un foyer cyodne où deux ran- gées de tuyères débitent dans la chambre de combustion du foyer à travers sa paroi circonférentielle, les tuyères d'une rangée débitant l'air secon- daire tangentiellement dans la chambre et les tuyères de l'autre rangée débitant le combustible solide en partioules dans un courant d'air primai- re en un endroit de la chambre espacé, dans le sens circonférentiel de celle-ci, de la première rangée de tuyères.
Lorsqu'un foyer cyclone donné doit brûler à certains moments des combustibles ayant des caractéristiques différentes, il y a avantage à pou- voir faire varier le rapport entre la somme des sections des tuyères à com- bustible etla somme des sections des tuyères à air secondaire. Une façon d' y arriver est de remplacer une ou plusieurs tuyères à air secondaire par des tuyères d'admission de combustible, ou vice versa, mais la difficulté est que la tuyère nécessaire à l'admission du combustible est de section consi- dérablement moindre que celle prévue normalement pour l'admission d'air a- fin que la vitesse d'admission nécessaire du combustible puisse être attein- te.
Pour modifier une tuyère ou un conduit destiné à l'admission d'air secon- daire de façon à pouvoir l'utiliser comme tuyère d'admission de combustible, il est nécessaire de masquer une partie du conduit d'air secondaire. Comme ces parties masquées sont soumises à un rayonnement de chaleur intense pen- dant le fonctionnement du foyer cyclone, elles risquent de brûler rapidement.
Un but de la présente invention est de procurer une forme de construction perfectionnée de foyer cyclone qui soit susceptible d'être agencée rapide- ment pour pouvoir brûler avec succès des combustibles à teneur en cendre so- lides, en particules, ayant des caractéristiques différentes.
Suivant la présente invention, dans un foyer cyclone comprenant des dispositifs pour l'introduction d'air primaire et de combustible à teneur en cendre et d'air secondaire placés à la périphérie de la chambre du foyer et dirigés de façon à faire tourbilloner l'air primaire et le com- bustible ainsi que l'air secondaire dans le même sens autour de la chambre, et des moyens d'évacuer la cendre en fusion de la chambre, des tubes de refroidissement à circulation de fluide, incorporés dans la paroi périphé- rique de la chambre du foyer, sont aménagés de manière à former et délimi- ter dans la paroi périphérique une fente suivant la longueur de la chambre, et un certain nombre d'éléments ou batteries de tuyères interchangeables sé- parément, sont disposés en une rangée le long de la fente,
une élément ou batterie au moins comprenant une tuyère d'admission de combustible et une tuyère d'admission d'air secondaire.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec réfé- rence aux dessins partiellement schématiques annexés, dans lesquels : Fig. 1 est une coupe verticale longitudinale suivant la ligne I- I de la fig. 2 d'un foyer cyclone, vue dans le sens indiqué par les flèches;
Figo 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la fig.
1, vue dans le sens indiqué par les flèches , et
Figo 3 est une coupe verticale longitudinale d'un foyer cyclone très Semblable au foyer représenté sur la figo 1 mais ayant une autre dispo- sition des tuyères d'admission de combustible et d'air secondaire.
Sur les figs. 1 et 2, la chambre de combustion 1 du foyer cyclone
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comprend une partie principale la, qui a une forme approximativement cylin- drique et est disposée de manière que son axe longitudinale soit horizontal, et une partie arrière 1b de forme tronconique et disposée coàxialement à la partie la. La paroi périphérique 2 de la partie principale la présente une fente 3 qui s'étend le long de la partie supérieure delà chambre 1, et la distance de la paroi 2 à l'axe de la chambre 1 du foyer augmente dans un sens autour de l'axe de la chambre d'un premier bord 5 de la fente 3 à un se- oond bord 6 de cette fente.
La chambre 1 du foyer cyclone est délimitée par une enveloppe de tubes de refroidissement 8 tous reliés par leurs extrémités inférieures à un collecteur d'entrée 9 disposé au-dessous du foyer cyclone et par leurs extrémités supérieures à un collecteur de sortie 10 disposé au-dessus du foyer cyclone, les collecteurs 9 et 10 étant montés de manière que leurs axes soient parallèles à l'axe de la chambre du foyer cyclone et étant re- liés au système circulatoire d'un générateur de vapeur dont le foyer cyclo- ne fait partie.
Certaine des tubes 8, désignés par 8a montent du fond de la chambre 1 le long d'un côté de la partie principale la jusqu'au second bord 6 de la fente 3 tandis qu'un second jeu de tubes 8b montent du fond de la chambre 1 le long de l'autre côté de la partie principale la vers la pre- mier bord 5 de la fente 3, à proximité duquel des groupes de tubes du jeu 8b sont coudés de manière à s'écarter de la paroi 2 d'abord longitudinale- ment par rapport à la chambre 1 du foyer et ensuite à peu près radialement pour former des plaques de tubes 13, au nombre de six, montant en travers de la rainure 3. Les plaques de tubes 13 servent à diviser la rainure 3 en six lumières 14 qui sont ainsi disposées côte à côte sur une seule rangée.
Les autres tubes de refroidissement 8 montent en deux groupes respectivement sur les parois latérales opposées de la partie arrière tron- conique 1b. Des tubes de refroidissement 15 sont disposés de manière à déli- miter et refroidir une paroi antérieure 16 du foyer. cyclone, certains des tubes delà paroi antérieure étant recourbés pour former un goulot tronconi- que 17 délimitant la sortie des gaz 18 vers 1 une chambre de combustion se- condaire , dont l'emplacement est indiqué en 19. Au-dessous du goulot 15, la paroi antérieure présente une ouverture 20 pour l'évacuation de la scorie.
Les tubes de refroidissement 8 et 15 sont pourvus d'une manière connue d'ergots soudés aux tubes et sont couverts de matière réfractaire ap- pliquée à l'état plastique. Ainsi, les tubes 8 incorporés dans les parties la et lb de la chambre 1 du foyer sont pourvus d'ergots et recouverts de matière réfractaire vers la chambre de combustion pour former une paroi fer- mée, tandis que les tubes 15 incorporés dans la paroi antérieure 16 sont garnis d'ergots sur toute leur circonférence et recouverts de matière réfrac- taire des deux côtés. A l'extérieur des tubes , dans les parties la et lb du foyer, la paroi périphérique et la paroi arrière de la chambre du foyer sont revêtues d'une matière calorifuge 21 entourée d'une enveloppe étanche aux gaz 22.
L'extrémité plate de la partie tronconique 1b est pourvue d'un regard approprié 23 fermé par une pièce 24.
Dans la fente 3 sont logées des tuyères 27 pour l'admission du combustible solide en particules entraîné dans un courant d'air primaire, et des tuyères 28 pour l'admission d'air de combustion secondaire. Les tuyè- res à air 28 ont une section transversale plus grande que les tuyères à com- bustible 27. Dans la disposition représentée sur les fige. 1 et 2, chaque lumière 14 contient une batterie de tuyères composée d'une tuyère à air 28 adjacente au bord 6 de la fente 3 et débitant de l'air de combustion secon- daire tangentiellement:sur la paroi périphérique 2 et d'une tuyère à, combus- tible 27 adjacente au bord 5 de la rainure et débitant le combustible dans le même
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sens que l'air de combustion secondaire mais du côté intérieur, considéré dans le sens radial.
Pendant le fonctionnement de la chambre du foyer cyclone 1, du combustible à teneur en cendre, solide, en particulier, entraîné dans un courant d'air primaire, est débité dans la chambre du foyer par les tuyères à combustible 27 et de l'air de combustion supplémentaire est admis dans la chambre par des tuyères à air secondaire 28, la combustion du combustible se produisant dans la chambre de combustion du foyer cyclone à une tempéra- ture telle que la cendre formée soit en fusion. Cette cendre est déposée sur la paroi périphérique 2 de la chambre de combustion et s'écoule sur la paroi 2 le long dela chambre et par l'ouverture d'évacuation de scorie 20 dans la chambre de combustion secondaire indiquée en 19.
Lorsqu'on désire changer le rapport entre la somme des sections des tuyères à combustible 27 et la somme des sections des tuyères à air secondaire 28, on peut le faire en remplaçant une batterie comprenant une tuyère à air et une tuyère à combustible, par exemple, par une batterie ré- duite à une tuyère à. air ou par une batterie comprenant une tuyère à air et une tuyère à combustible mais où le rapport des sections des deux tuyè- res est différent de celui de la batterie remplacée.
Par suite de la dispo- sition des tubes de refroidissement de la paroi de la chambre du foyer cyclo- ne pour former et délimiter une fente par laquelle débitent toutes les tuyè- res 27 et 28, les tuyères 27 et 28 sont refroidies par ces tubes de refroi- dissement et en même temps chaque batterie ou élément de tuyère à air ou/et de tuyère à combustible peut être extrait facilement et remplacé par un bloc similaire ou différent sans déranger les tubes de refroidissement. On comprendra que le fait de pouvoir éviter de déranger les tubes de refroidis- sement a une très grande importance en pratique car la modification d'un tube de refroidissement entraîne normalement la reconstruction d'une grande partie de la paroi de la chambre du foyer cyclone.
Si on le désire, la section de sortie de chaque tuyère à combus- tible 27 ou/et de chaque tuyère à air secondaire 28 peut être rendue ré- glable par des languettes appropriées placées dans les tuyères.
La fig. 3 montre une chambre de foyer cyclone qui est très sem- blable à la chambre 1 dela fig. 1 et les mêmes chiffres de référence sont employés sur les deux figures pour désigner des pièces semblables. La dif- férence entre les deux constructions réside dans la forme et la disposition des tuyères à combustible et des tuyères à air secondaire, désignées sur la fig. 3 par les chiffres 40 et 41 respectivement.
Dans la disposition de la fig. 3, toutes les lumières en lesquelles la fente 3 est divisée ser- vent à l'admission d'air secondaire, mais dans trois de ces lumières espacées entre elles sur la longueur de la fente, sont disposées des tuyères d'ad- mission de combustible 40 dont chacune est espacée des bords 5 et 6 de la fente et est susceptible de tourner autour d'un axe parallèle à l'axe de la chambre du foyer cyclone.
Pendant le fonctionnement du foyer cyclone représenté sur la fig.
3, un courant constant d'air comburant secondaire est débité autour des tuyères d'admission de combustible 40.
Comme il a été décrit ci-dessus avec référence aux figso 1 et 2, les éléments ou batteries de tuyères associés aux lumières de la fente 3 de la fig. 3 peuvent être remplacés facilement par d'autres éléments ou batteries en vue de faire varier le rapport de la sommeides sections des tuyères à combustible 40 à la somme des sections des tuyères à air secon- daire 41.
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The present invention relates to cyclone hearths comprising devices for the introduction of primary air, ash content fuel and secondary air placed at the periphery of the hearth chamber and directed so as to swirl the primary air and fuel as well as secondary air in the same direction around the chamber, and means of removing ash from the chamber; in fusion.
Belgian patent no.525.424 shows a cyodne hearth where two rows of nozzles flow into the combustion chamber of the hearth through its circumferential wall, the nozzles of a row delivering the secondary air tangentially into the chamber and the nozzles. of the other row delivering the solid fuel in particles in a primary air stream at a location in the chamber spaced circumferentially therefrom from the first row of nozzles.
When a given cyclone hearth has to burn at certain times fuels with different characteristics, it is advantageous to be able to vary the ratio between the sum of the sections of the fuel nozzles and the sum of the sections of the secondary air nozzles. . One way to do this is to replace one or more secondary air nozzles with fuel inlet nozzles, or vice versa, but the difficulty is that the nozzle required for the fuel inlet is of considerably smaller cross section. than that normally provided for the air intake so that the necessary fuel intake speed can be reached.
To modify a nozzle or a duct intended for the secondary air intake so that it can be used as a fuel inlet nozzle, it is necessary to mask a part of the secondary air duct. As these masked parts are subjected to intense heat radiation during the operation of the cyclone hearth, they risk burning quickly.
It is an object of the present invention to provide an improved form of cyclone furnace construction which can be quickly arranged to be able to successfully burn solid, particulate ash fuels having different characteristics.
According to the present invention, in a cyclone hearth comprising devices for the introduction of primary air and fuel with ash content and secondary air placed at the periphery of the hearth chamber and directed so as to swirl the primary air and fuel as well as secondary air in the same direction around the chamber, and means of discharging the molten ash from the chamber, cooling tubes with fluid circulation, incorporated in the peripheral wall - rique of the chamber of the hearth, are arranged so as to form and delimit in the peripheral wall a slot along the length of the chamber, and a certain number of separately interchangeable elements or sets of nozzles are arranged in a row along the slit,
at least one element or battery comprising a fuel inlet nozzle and a secondary air inlet nozzle.
The invention will be described below, by way of example, with reference to the attached partially schematic drawings, in which: FIG. 1 is a longitudinal vertical section taken along the line I-I of FIG. 2 of a cyclone focus, seen in the direction indicated by the arrows;
Figo 2 is a cross section taken along the line II-II of fig.
1, viewed in the direction indicated by the arrows, and
Figo 3 is a longitudinal vertical section of a cyclone hearth very similar to the hearth shown in figo 1 but having a different arrangement of the fuel inlet and secondary air nozzles.
In figs. 1 and 2, the combustion chamber 1 of the cyclone fireplace
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comprises a main part 1a, which has an approximately cylindrical shape and is arranged so that its longitudinal axis is horizontal, and a rear part 1b which is frustoconical in shape and disposed coaxially with the part la. The peripheral wall 2 of the main part 1a has a slot 3 which extends along the upper part of the chamber 1, and the distance from the wall 2 to the axis of the chamber 1 of the fireplace increases in a direction around the axis of the chamber from a first edge 5 of the slot 3 to a second edge 6 of this slot.
The chamber 1 of the cyclone hearth is delimited by a casing of cooling tubes 8 all connected by their lower ends to an inlet manifold 9 disposed below the cyclone hearth and by their upper ends to an outlet manifold 10 arranged at the- above the cyclone hearth, the collectors 9 and 10 being mounted so that their axes are parallel to the axis of the cyclone hearth chamber and being connected to the circulatory system of a steam generator of which the cyclone hearth is part.
Certain of the tubes 8, designated by 8a rise from the bottom of the chamber 1 along one side of the main part 1a to the second edge 6 of the slot 3 while a second set of tubes 8b rise from the bottom of the chamber. chamber 1 along the other side of the main part 1a towards the first edge 5 of the slot 3, near which groups of tubes of the set 8b are bent so as to move away from the wall 2 of first longitudinally in relation to the chamber 1 of the hearth and then roughly radially to form tube plates 13, six in number, rising across the groove 3. The tube plates 13 serve to divide the groove 3 into six lights 14 which are thus arranged side by side in a single row.
The other cooling tubes 8 are mounted in two groups respectively on the opposite side walls of the truncated rear part 1b. Cooling tubes 15 are arranged to delimit and cool a front wall 16 of the fireplace. cyclone, some of the tubes of the front wall being bent to form a frustoconical neck 17 delimiting the outlet of the gases 18 to a secondary combustion chamber, the location of which is indicated at 19. Below the neck 15, the front wall has an opening 20 for the discharge of the slag.
The cooling tubes 8 and 15 are provided in a known manner with lugs welded to the tubes and are covered with refractory material applied in the plastic state. Thus, the tubes 8 incorporated in the parts la and lb of the chamber 1 of the hearth are provided with lugs and covered with refractory material towards the combustion chamber to form a closed wall, while the tubes 15 incorporated in the wall front 16 are lined with lugs around their entire circumference and covered with refractory material on both sides. Outside the tubes, in parts 1a and 1b of the hearth, the peripheral wall and the rear wall of the hearth chamber are coated with a heat-insulating material 21 surrounded by a gas-tight envelope 22.
The flat end of the frustoconical part 1b is provided with a suitable look 23 closed by a part 24.
In the slot 3 are housed nozzles 27 for the admission of solid particulate fuel entrained in a primary air stream, and nozzles 28 for the admission of secondary combustion air. The air nozzles 28 have a larger cross section than the fuel nozzles 27. In the arrangement shown in the figures. 1 and 2, each port 14 contains a battery of nozzles composed of an air nozzle 28 adjacent to the edge 6 of the slot 3 and delivering secondary combustion air tangentially: on the peripheral wall 2 and a fuel nozzle 27 adjacent to the edge 5 of the groove and discharging fuel into the same
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direction than the secondary combustion air but from the interior side, viewed in the radial direction.
During the operation of the cyclone hearth chamber 1, fuel with ash content, in particular solid, entrained in a current of primary air, is delivered into the hearth chamber by the fuel nozzles 27 and air. Additional combustion is admitted into the chamber by secondary air nozzles 28, the combustion of the fuel occurring in the combustion chamber of the cyclone hearth at a temperature such that the ash formed is molten. This ash is deposited on the peripheral wall 2 of the combustion chamber and flows on the wall 2 along the chamber and through the slag discharge opening 20 into the secondary combustion chamber indicated at 19.
When it is desired to change the ratio between the sum of the sections of the fuel nozzles 27 and the sum of the sections of the secondary air nozzles 28, this can be done by replacing a battery comprising an air nozzle and a fuel nozzle, for example , by a battery reduced to a nozzle at. air or by a battery comprising an air nozzle and a fuel nozzle but where the ratio of the sections of the two nozzles is different from that of the battery replaced.
As a result of the arrangement of the tubes for cooling the wall of the chamber of the cyclone furnace to form and delimit a slot through which all the nozzles 27 and 28 discharge, the nozzles 27 and 28 are cooled by these tubes. and at the same time each coil or element of the air nozzle and / and of the fuel nozzle can be easily removed and replaced by a similar or different block without disturbing the cooling tubes. It will be understood that the fact of being able to avoid disturbing the cooling tubes is of very great importance in practice because the modification of a cooling tube normally involves the reconstruction of a large part of the wall of the cyclone hearth chamber. .
If desired, the outlet section of each fuel nozzle 27 and / or each secondary air nozzle 28 can be made adjustable by suitable tabs placed in the nozzles.
Fig. 3 shows a cyclone hearth chamber which is very similar to chamber 1 of fig. 1 and the same reference numerals are used in both figures to designate like parts. The difference between the two constructions lies in the shape and arrangement of the fuel nozzles and the secondary air nozzles, designated in fig. 3 by the numbers 40 and 41 respectively.
In the arrangement of FIG. 3, all the ports into which the slit 3 is divided are used for the secondary air intake, but in three of these ports spaced apart along the length of the slit, are arranged inlet nozzles of fuel 40 each of which is spaced from the edges 5 and 6 of the slot and is capable of rotating about an axis parallel to the axis of the chamber of the cyclone hearth.
During the operation of the cyclone stove shown in fig.
3, a constant stream of secondary combustion air is delivered around the fuel inlet nozzles 40.
As has been described above with reference to figs 1 and 2, the elements or sets of nozzles associated with the slots in the slot 3 of fig. 3 can be easily replaced by other cells or batteries in order to vary the ratio of the sum of the sections of the fuel nozzles 40 to the sum of the sections of the secondary air nozzles 41.