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Cette invention concerne les foyers cyclones et un procédé pour conduire un foyer cyclone en vue de produire de la chaleur.
Le foyer cyclone était destiné primitivement à brûler des combustibles solides sous forme de particules grossières ou sous forme granulaire, susceptibles de produire de la scorie.
Dans le fonctionnement normal d'un foyer cyclone destiné à brûler un tel combustible, le combustible broyé, entraîné dans un courant d'air primaire préchauffé constituant 15 à 25% de l'air total nécessairé à la combustion,est introduit tangentiellemt dans un brûleur approximativement cylindrique à une extrémité du foyer et, pour achever la combustion, de l'air secondaire constituant 75 à 85%
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du total de l'air d'aîné à la combustion, est introduit tangentiel lement à la paroi circnférentielle du foyer cyclone dans le même sens de rotation dque l'air primaire et le combustible.
le conrant de combustible et d'?ir primaire entrant est allumé rapidement et l'action centrifuge du courant tourbillonnant provocue le dépôt à l'état de fusion sur la paroi du foyer, des particules de cendre dégagées des uarticules de combu tible en ignition et la formation d'une pellicule ou d'une couche de scorie en fusion sur laquelle les particules de combustible plus grosses sont arrêtées et brûlées sur place- La cendre incombustible constituant le résidu est déchargée et s'écoule en fusion par une sortie d'évacuation de la scorie située dans une partie inférieure du foyer cyclone et les produits gazeux de la combustion sont déchargés de la chambre du foyer par une sortie de gaz concentrique a l'autre extrémité du foyer.
Des foyers cyclones de ce type sont décrits dans le brevet anglais n 598.141.
Toutefois, un avantage de ce foyer cyclone est qu'il est éminement propre à brûler des combustibles gazeux et liquides et peut brûler ces combustibles à des allures et avec des rendements égaux à ceux au'on obtient en brûlant du charbon pulvérisé.
Jusque présent, lorsqu'on envoyait un combustible liouide dans un foyer cyclone corme combustible auxiliaire pour seconder une admis sion intermittente de combustible solide, la pratique était d'injecter le combustible liquide par les lumières de l'air seccr.-' @ re et dans le courant d'air secondaire au moyen d'un tuyau à ajut- ge s'étendant longitudinalement par rapport au foyer cyclone. Par une telle disposition l'huile est happée et pulvérisée ou atomise, par l'air secondaire à grande vitesse.
Le brûleur de combustible liquide étant ainsi situé et les quantités d'air primaire et secondaire étant proportionnées de manière à réduire la résistance du courant d'air et de gaz à un minimum; quand ces proportions sont approximativement de 85% de la auantité totale d'air comburant
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introduit dans le foyer cyclone comme air secondaire et de 15% environ introduit comme air primaire, la chute de pression dans le foyer cyclone à l'allure maximum continue s'élève encore approximativement à 30 ou 35 pouces (76 à 88 cm) de colonne d'eau, par suite principalement du violent tourbillonnement produit dans le foyer cyclone par le courant tourbillonnant d'air secondaire.
La puissance nécessaire pour aue le ventilateur de tirage force surmonte cette résistance au courant d'air et de gaz dépasse consi- dérablement la résistance correspondante rencontrée dans une installation conventionnelle chauffée au combustible liquide.
Comme une installation à foyer cyclone agencée pour brûler soit de l'huile soit du charbon peut être appelée à brûler de l'huile pendant de longues périodes de temps, une réduction de la chute de pression dans le foyer et l'économie résultante de puissance du ventilateur pendant les périodes où l'on brûle de l'huile sont des questions d'une importance considérable.
La présente invention comprend le procédé pour la condui- te d'un foyer cyclone en vue de la production de chaleur, qui consiste à débiter un courant de combustible et d'air primaire depuis une extrémité de la chambre du foyer cyclone de telle sorte que le courant tourne autour de l'axe de cette chambre tandis qu'il se meut vers l'autre extrémité de celle-ci pendant la combustion du combustible et à introduire de l'air secondaire à une grande vitesse tangentiellement ou à peu près tangentiellement à la paroi circonférentielle de la chambre du foyer et dans une zone située entre l'entrée du combustible et la sortie des gaz de la chambre du foyer, le combustible sous la forme de combustible l.inuide pulvérisé étant introduit avec une proportion de 40 à 60% de la Quantité totale d'air comburant.
L'invention comprend russi un foyer cyclone possédant une chambre de combustion de section transversale pratifquemnt circulaire, délimitée par des parois refroidies par circulation avec surface réfractaire interne découverte, desdispositifs pour envoyer un courant tourbillonnant d'air primaire à la chambre par
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des dispositifs d'entrée d'air à une extrémité de la cha-nbre, un goulet en saillie à l'intérieur formant sortie des gaz entouré d'une poche annulaire à l'autre extrémité de la cahmbre et des dispositifs pour introduire de l'air comburant secondaire tangen- tiellement ou en substance tangentiellement à la paroi circonfé- rentielle de la chambre,
le dispositif de chauffe du foyer compre- nant un brûleur pulvérisateur de liquide agencé pour amener un combustible liquide dans le courant d'air primaire tourbillonnant et effectuer le mélange du combustible avec ce courant d'air primaire.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple avec référence aux dessins partiellement schématiques annexés, dans lesquels:
Fig. 1 est une coupe verticale longitudinale d'un foyer cyclone disposé horizontalement et d'une partie inférieure d'un générateur de vapeur tubulaire associé pour produire de la vapeur à haute pression;
Fig. 2 est une coupe verticale du foyer cyclone suivit la ligne 2-2 de la fig. l; et
Fig. 3 est une coupe verticale du brûleur à combustible liquide et du système de registre de réglage de l'air suivant la ligne 3-3 de la fig. 1.
Comme c'est représenté, le foyer cyclone 10 est de sec- tion transversale approximativement circulaire et est disposé de manière que son axe longitudinal soit sensiblement hori@@@tal la chambre de combustion 12 du foyer est formée de tubes étroitement rapprochés pourvus d'ergots et couverts d'une couche de matière réfractaire appropriée, comme c'est décrit d'un facon génerale dans le brevet anglais n 598,141 le dispositif d'admissind d'air se- condaire comprend un conduit 16 relié à une source convenable d'air sous pression et s'ouvrant dans une série de lucres . air seclndaire palcées côte à côte 18 et disposées tangentiellement par rapport à la chambre de foyer 12 le long d'une partie majeure de la longueur de celle-ci.
Les lumières d'air secondaire 18 sont
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pourvues de registres 20 opérables pour régler la vitesse des courants d'air secondaire tout en maintenant les courants d'air @ entrants en tout temps en substance tangentiels à la paroi de la chambre du foyer.
L'extrémité arrière du foyer cyclone est partiellement fermée par une paroi verticale refroidie par circulation de fluide
22, pourvue d'une sortie de gaz 24 sous forme d'un goulet rentrant
26 concentrique à l'axe de la chambre du foyer. En dessousdu goulet 26, une sortie 28 pour la scorie est ménagée dans la paroi
22 pour la décharge de la scorie en fusion lorsqu'on brûle dansle foyer un combustible solide formant de 'la scorie. La paroi 22 fait partie des parois à refroidissement par circulation de fluide d'un groupe générateur de vapeur associé 30, qui est pourvu d'une chambre de combustion secondaire 32 recueillant la scorie, d'un écran de scorie 34 et d'une chambre de refroidissement des gaz 36.
On envisage de ne brûler que du combustible liquide dans le foyer cyclone représenté et un dispositif pulvérisateur de combustible liquide 42 est monté dans une lumière d'admission de combustible circulaire 40 disposée concentriquement à l'extrémi té avant de la chambre de combustion du foyer. Une plaque de recouvre. ment circulaire 44 supporte un moyeu central., non représenté, dans lequel passe une pièce d'écartement creuse 46. A l'intérieur de celle-ci est monté un dispositif pulvérisateur 42 pourvu d'un dispositif d'amenée de combustible 48 à son extrémité extérieure et d'une tête de pulvérisation 50 à son extrémité intérieure côté foyer.
La tête de pulvérisation est de préférence d'un type à large portée avec courant de retour, produisant un jet conique de combus- tible liquide pulvérisé, l'axe du jet étant coaxial à l'ouverture d'entrée circulaire du combustible 40
Les dispositifs d'amenée d'air primaire pour le pulvéri- sateur de combustible comprend un conduit 52 relié à une source appropriée d'air sous pression et couvrant dans une enveloppe 54' oui entoure un registre d'air 56 et en est espacé. Vair 'primaire
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sien d'air secondaire. le grande vitesse de l'air et du conbustible en ignition oblige les gas àsuivre un parcours hélicoïdal vers l'arrière du foyer où la direction des gaz est renversée avantou ils ne pénètrent dans la sortic de gaz concentrique 24 ]le cette sortie 24., les gaz passent dans la.
chambre 32, et ensuite par l'écran à scorie 34 dans la chambre de refroidissement des gaz 36.Les gaz chauffants engendrés -quittent l'extrémité supérieure de la chambre 36 et viennent en contact avec les tubes de chauffe du flui de chauffés par convection (non représenté) du générateur de vaneur
Les courants d'air primaire et d'air secondaire sont avantageusement réglés de manière.à donner lieu ? une chute de pression minimum dans le foyer cyclone par l'emploi d'un rapport optimum entre l'air primaire et l'air secondaire comburant.
Des essais faits avec la construction de foyer cyclone décrite. et diverses proportions entre les débits d'air primaire et les débits d'air secondaire comburant à. l'allure maximum du foyer ont établi que la résistance minimum de l'air dans le foyer cyclone était obtenue lorsque la quantité totale d'air nécessaire ' la combustion était répartie à. peu près également entre l'air pri- maire et l'air secondaire fournis.
Ces essais ont indiqué que la chute de pression dans le foyer cyclone diminue jusqu'à la moitié approximativement de la résistance offerte par la disposition antérieure lorsqu'on adapte un débit d'air primaire de 40% et un débit d'air secondaire de 60% et jusqu'à un tiers environ de la résistance offerte par la disposition antérieure lorsqu'on adapte un débit d'air primaire de 50% et un débit d'air secondaire de 50%.
Pour un débit d'air primaire de 60% et un débit d'air secondaire de 40% il y a une augmentation de la résistance qui, toutefois, n'est encore que la moitié environ de la résistance rencontrée dans la disposition antérieure.
Le foyer cyclone décrit est susceptible de brûler un combustible liquide sur une gamme de charges étendue avec une faible chute de pression dans le foyer cyclone, avec une combustion
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