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Cette invention concerne des réservoirs ou collecteurs de scorie destinés à recevoir la scorie provenant de foyers à coulée de scorie.
La. plupart des matières combustibles solides et liquides ont une certaine teneur en cendres, particulièrement les matières combustibles utilisées dans l'industrie pour la production de cha- leur. Comme la cendre est pratiquement incombustible, elle consti- tue un résidu et il faut pouvoir s'en débarrasser d'une manière ou de l'autre. Si la température de fonctionnement du foyer dépasse le point de fusion de la cendre, celle-ci se ramollit pour former une scorie qui peut être resolidifiée pour s'en débarrasser,finale- ment.
Comme toute partie non fondue de la cendre est entraînée dans les gaz de la cheminée et provoque ainsi la pollution de l'air, il est désirable de conduire le foyer à une température dépassant nota-
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blement le point de fusion de la cendre du combustible brûlé dans le foyer pour être certain que la totalité de la cendre soit fondue en scorie.
Ces considérations ont conduit au développement des foyers à coulée de scorie où la cendre à l'état de fusion qui s'accumule sur la sole du foyer est déchargée périodiquement ou continuellement par une sortie de scorie dans un récipient collecteur où la scorie en fusion tombe dans un liquide de refroidissement tel que l'eau et est solidifiée.
Différents problèmes ont été soulevés au sujet de collec- teurs de scorie, plus particulièrement en ce qui concerne l'écoule- ment de la scorie se rendant au collecteur et son enlèvement de celui-ci. Ainsi, l'obstruction de la sortie de la scorie du foyer par suite de l'accumulation de scorie solidifiée ou de solidifiant à la périphérie du trou de coulée peut empêcher l'écoulement de la scorie vers le collecteur, tandis que pour enlever rapidement la scorie du collecteur il faut la désagréger.
Un collecteur de scorie pour la scorie venant d'un,foyer à coulée de scorie, et destiné à contenir un liquide de refroidissement comporte, suivant la présente invention, une entrée supérieure pour la scorie en fusion, un dispositif pour enlever du collecteur la scorie solide sous forme de, petits fragments et un dispositif sus- ceptible de diriger un fluide t destiné à provoquer-la rupture de la scorie en menus fragments eh dirigeant un courant de liquide à l'intérieur de la masse du liquide de.refroidissement en travers du parcours de la scorie tombant dans le collecteur.
De préférence, un organe sous-jacent à la sortie de scorie du foyer est mobile en travers de la sortie pour en déplacer les accumulations de scorie.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins partielle¯ment schématiques annexés, dans lesquels ;
Fig. 1 est une vue en élévation de côté, partiellement en
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coupe verticale de la partie inférieure d'un générateur de vapeur possédant une chambre de combustion avec trou de coulée de scorie, et d'une partie d'un collecteur de scorie auquel la chambre de combustion est reliée;
Fig. 2 est une vue en coupe verticale longitudinale du collecteur ou réservoir à scorie.
Fig. 3 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne
3-3 de la Fig. 2, et
Fig. 4 est une coupe horizontale suivant la ligne 4-4 de la Fig. 2.
Sur la fig. 1, le réservoir ou collecteur de scorie 30 est représenté dans son application à un groupe générateur et sur- chauffeur de vapeur 10, avec chauffe sous pression, pourvue d'un foyer cyclone 11 du type général décrit dans le Brevet belge n 465.146. La chambre de combustion 15 du foyer cyclone comprend une enveloppe cylindrique, de section transversale circulaire disposée de manière que son axe soit approximativement horizontal.
L'envelop- pe est garnie de tubes refroidis par circulation de fluide 12, pour- vus d'ergots et recouverts de matière réfractaire, qui sont dispo- sés côte à côte sous forme de boucles semi-circulaires dans l'ensem- ble, reliées à des collecteurs d'entrée et de sortie (non représen- tés).
esen-
L'extrémité extérieure ou avant de la chambre de combus- tion du foyer cyclone est constituée par une partie tronconique 13 formée par des tubes similaires refroidis par circulation de fluide, recouverts de matière réfractaire et elle est pourvue d'une botte d'admission cylindrique centrale ou d'un brûleur 14 concentrique à la chambre du foyer cyclone et communiquant par un raccord tangen- tiel ou en développante avec un conduit d'admission 26 pour l'arrivée de l'air primaire et du combustible.
L'extrémité opposée du foyer cyclone est pourvue d'une structure formée de tubes et de matière réfractaire qui constitue un goulet tronconique s'évasant vers l'ex- térieur 16 et dénotant conjointement avec 1,'enveloppe, une poche
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annulaire 17 entourant une sortie de gaz ou un passage 18 du goulet.
Les tubes formant le goulet 16 sont prolongés pour former 1'ne pa- roi verticale d'une chambre de combustion secondaire 21 séparée d'une chambre de rayonnement 22 par une chicane 23 etun écranà scorie 23'. La partie inférieure de la poche 17 est pourvue d'une lumière de décharge de scorie 19 s'ouvrant à l'intérieur de la cham- bre de combustion secondaire 21, de telle sorte que la scorie en fusion accumulée sur le fond de la chambre de combustion 15 59 dé- charge par l'ouverture 19, en travers de la sole 24 de la chambre de combustion secondaire 21 et par la sortie de scorie 25 formée dans la sole, dans un collecteur ou réservoir de scorie 30.
Comme le montrent les figs. 2, 3 et 4, la scorie qui se décharge par la sortie 25 s'écoule dans une goulotte ou conduite de décharge en substance cylindrique 35, formée par une enveloppe mé- tallique 31 garnie d'un revêtement réfractaire 32 supporté par un anneau 33 établi sur la surface intérieure inférieure de l'enve- loppe 31, celle-ci étant fixée par rapport à la sole 24 de la chambre de combustion secondaire 21. Le diamètre de la goulotte de déchar- ge 35 est relativement grand et considérablement plus grand que la largeur de la sortie de scorie 25. De cette manière, le risque d'accumulations de scorie dans le goulet est réduit au minimum et un espace est ménagé pour le fonctionnement effectif et le placement d'un broyeur ou concasseur de scorie décrit ci-après.
L'extrémité inférieure de l'enveloppe 31 est reliée, par un joint de dilatation étanche sous pression, à l'entrée 40 du réci- pient 30. Pour former ce joint, un dispositif en forme de conduit en U annulaire 36 est fixé à l'extrémité supérieure de la partie 41 de l'enveloppe métallique située à l'entrée 40 et est pourvu d'un rebord incliné intérieur 37 en substance parallèle à un rebord incli-
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né 38 de l'anneau 33 et àestîrx<5 à s'f0..rt'2r se cimier. Le c ncw.ai, en. U 36 contient de l'eau ou un autre liquide de gerde hydraulique 39 jusqu'à un niveau dépassant sensiblement le bord inférieur de l'enveloppe 31 qui pénètre dans le conduit 36.
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La-partie 41 de l'enveloppe est reliée par une section de transition tronconique 42 à une section principale cylindrique élar- gie 43 de l'enveloppe, formant le corps du collecteur 30. Les sec- tions 41, 42 et 43 de l'enveloppe sont pourvues d'une garniture ré- fractaire intérieure 44 d'épaisseur sensiblement uniforme sauf à proximité de l'extrémité supérieure de la section 41 où la garniture
44 a une plus forte épaisseur, comme c'est indiqué en 46. Le fond du collecteur 30 est formé d'une ou plusieurs plaques métalliques
45 inclinées pour former une auge reliée à une sortie de scorie à vanne 47.
La sortie 47 est entourée d'une bague cylindrique 48 sur la surface extérieure du collecteur 30, cette bague constituant un guide pour une vanne 50 possédant un appareil de commande à fluide sous pression 51 monté sur la surface supérieure d'une trémie de sortie étanche 52 susceptible de se décharger dans un conduit 53 et pourvue d'une porte d'accès 54 du côté opposé à celui où se trouve la vanne 50. Le récipient collecteur 30 est pourvue en un point à peu près diamétralement opposé et à un niveau légèrement supérieur à la sortie 47 d'une ouverture d'accès 55 garnie de matière réfrac- taire et fermée hermétiquement par une pièce de recouvrement 56 qui peut être pourvue d'une lumière d'observation.
En service, le collecteur 30 est rempli d'eau ou d'un au- tre liquide de refroidissement jusqu'à un niveau situé juste en des- sous de l'entrée 40. La scorie en fusion s'écoulant de la chambre de combustion 21 par la sortie 25 tombe dans le liquide qui la re- froidit et la solidifie. La scorie suit un parcours centré sur l'axe de lasortie 25 et par conséquent sur l'axe du collecteur 30.
Comme la scorie a tendance à se solidifier en masses relativement grandes, il est nécessaire de briser ces masses en fragments plus petits pour qu'elles puissent être enlevées plus facilement du col- lecteur.
Cette rupture de la scorie est effectuée en dirigeant un courent ou un jet à grande vitesse d'un fluide de refroidissement diamétralement par rapport au collecteur 30 de manière à. frapper
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le flux de scorie juste après qu'il a atteint le liquide de refroi- dissement et qu'il s'est refroidi et solidifié. Le courant à gran- de vitesse qui frappe la scorie solidifiée brise celle-ci en de nom- breux petits fragements. On obtient une désagrégation efficace par rapport à l'énergie dépensée pour la production du courant de refroidissement, parce que le jet de liquide de refroidissement est projeté directement sur et en travers du flux de scorie.
Le jet ou le courant à grande vitesse de liquide de refroi dissement est produit par un impulseur ou propulseur rotatif 60 mon- té sur un arbre 61 pouvant tourner dans des coussinets étanches 62 montés dans un tube 63 qui traverse la paroi de la section inférieu- re du collecteur 30. L'arbre 61 est accouplé à un moteur de commande 65 par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 64, le moteur et le réducteur de vitesse étant convenablement portés par la section 43 du collecteur.
La scorie solidifiée brisée par le jet ou le courant à grande vitesse de liquide de refroidissement projeté diamétralement au collecteur 30 par le propulseur 60 peut être retirée du collec- teur par un jeu de transporteurs à vis multiples s'étendant à tra- vers le collecteur sous un certain angle par rapport à l'horizontal Ce dispositif comprend trcis transporteurs à vis sans fin 70 dont les extrémités intérieures s'engagent dans des paliers 71 d'un sup- port 72 à l'intérieur d'une proéminence latérale 39 du collecteur,. l'ouverture d'accès 55 se trouvant également dans cette proéminence.
Les transporteurs 70 s'élèvent en travers du collecteur, le transporteur moyen se trouvant dans un plan diamétral et les transporteurs extérieurs se trouvant dans des plans verticaux paral- lèles à ce plan diamétral. Sur le côté opposé du collecteur de scorie, les transporteurs se prolongent à l'extérieur dans des gaine cylindriques 73 de plus grand diamètre que les transporteurs, ceux- ci étant tangents aux surfaces internes inférieures des gaines 73.
La partie supérieure de chaque gaine 73 est reliée par un tuyau ou un conduit 74 à une conduite de décharge 53. Dans le cas où la
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pression à l'intérieur du collecteur 30 est supérieure à celle qui règne à l'intérieur du conduit 74, le niveau du Liquide dans la gai- ne 73 sera plus élevé que dans le collecteur, mais l'extrémité de décharge du transporteur à vis sans fin est située au-dessus du ni-. veau normal du liquide dans la gaine pendant le fonctionnement du foyer cyclone.
Les extrémités extérieures des arbres ou axes des vis transporteuses s'étendent dans des coussinets 76 portés par les pla- ques d'extrémité 77 qui ferment les extrémités des gaines 73. Un moteur 75 et un réducteur de vitesse 78 dont l'arbre de sortie 79 est relié par un accouplement 89 à l'arbre du transporteur médian, peuvent faire tourner les transporteurs à l'unisson. Sur l'arbre du transporteur médian est fixée une roue à chaîne jumelée 81 qui, par l'intermédiaire de chaînes, actionne des roues à chaîne (non re- présentées) fixées respectivement sur les arbres des autres trans- porteurs.
Lorsque les transporteurs 70 tournent, la scorie est en- traînée dans les gaines 73 et tombe par les tuya.ux 74 dans la condui tc de décharge 53. La scorie peut aussi être déchargée par la vanne 50 pour être envoyée dans la conduite 53.
La scorie qui se solidifie à la sortie 25 est brisée pour être arrachée de la sortie par des heurtoirs comprenant un bras 80 fixé à l'extrémité supérieure d'un arbre 82 monté dans des paliers 83 aménagés sur l'enveloppe 31. Le bras 80 passe dans une fente 84 de la conduite ou goulotte de décharge 35 et transversalement à celle-ci. A l'extrémité inférieure de l'arbre 82 est fixé un bras 86 relié à la tige de piston 87 d'un appareil de commande à fluide comprimé 85 articulé à une oreille 88 de l'enveloppe 31. Le fonc- tionnement de l'appareil de commande 85 fait osciller le bras 80 en travers de la sortie en vue débattre la scorie qui s'y est figée .
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This invention relates to slag tanks or collectors for receiving slag from slag furnaces.
Most solid and liquid combustible materials have some ash content, particularly combustible materials used in industry for the production of heat. Since ash is practically incombustible, it forms a residue and must be able to be disposed of in one way or another. If the operating temperature of the fireplace exceeds the melting point of the ash, the ash softens to form a slag which can be resolidified to finally get rid of it.
As any unmelted part of the ash is entrained in the gases in the chimney and thus causes air pollution, it is desirable to operate the hearth to a temperature in particular above.
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The melting point of the ash from the fuel burned in the firebox is necessary to ensure that all of the ash is melted into slag.
These considerations have led to the development of slag casting stoves where the molten ash that accumulates on the hearth hearth is periodically or continuously discharged through a slag outlet into a collecting vessel where the molten slag falls. in a coolant such as water and is solidified.
Various problems have been raised in connection with slag collectors, more particularly with regard to the flow of slag to the collector and its removal therefrom. Thus, obstruction of the slag outlet from the hearth due to the accumulation of solidified slag or solidifier at the periphery of the taphole can prevent the flow of slag to the collector, while to quickly remove the slag. slag from the collector must be broken up.
A slag collector for the slag coming from a slag casting furnace and intended to contain a cooling liquid comprises, according to the present invention, an upper inlet for the molten slag, a device for removing the slag from the collector solid in the form of, small fragments and a device capable of directing a fluid intended to cause the breaking up of the slag into small fragments and directing a stream of liquid within the mass of the cooling liquid through the path of the slag falling into the collector.
Preferably, a member underlying the slag outlet from the hearth is movable across the outlet to displace slag accumulations therefrom.
The invention will be described below, by way of example, with reference to the attached partially schematic drawings, in which;
Fig. 1 is a side elevational view, partially in
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vertical section of the lower part of a steam generator having a combustion chamber with a slag taphole, and of a part of a slag collector to which the combustion chamber is connected;
Fig. 2 is a view in longitudinal vertical section of the slag collector or tank.
Fig. 3 is a horizontal sectional view along the line
3-3 of Fig. 2, and
Fig. 4 is a horizontal section taken along line 4-4 of FIG. 2.
In fig. 1, the slag tank or collector 30 is shown in its application to a steam generator and superheater 10, with pressure heating, provided with a cyclone hearth 11 of the general type described in Belgian Patent No. 465,146. The combustion chamber 15 of the cyclone hearth comprises a cylindrical casing, of circular cross section arranged so that its axis is approximately horizontal.
The casing is lined with tubes cooled by the circulation of fluid 12, provided with lugs and covered with refractory material, which are arranged side by side in the form of semi-circular loops in the assembly, connected to inlet and outlet collectors (not shown).
esen-
The outer or front end of the combustion chamber of the cyclone hearth is constituted by a frustoconical part 13 formed by similar tubes cooled by the circulation of fluid, covered with refractory material and it is provided with a cylindrical inlet boot. central or a burner 14 concentric with the chamber of the cyclone hearth and communicating by a tangential or involute connection with an intake duct 26 for the arrival of the primary air and the fuel.
The opposite end of the cyclone hearth is provided with a structure formed of tubes and refractory material which constitutes a frustoconical neck flaring outwardly 16 and together with the casing denoting a pocket.
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annular 17 surrounding a gas outlet or a passage 18 of the neck.
The tubes forming the neck 16 are extended to form a vertical wall of a secondary combustion chamber 21 separated from a radiation chamber 22 by a baffle 23 and a slag screen 23 '. The lower part of the ladle 17 is provided with a slag discharge lumen 19 opening inside the secondary combustion chamber 21, so that the molten slag accumulated on the bottom of the chamber combustion 15 59 discharges through the opening 19, through the hearth 24 of the secondary combustion chamber 21 and through the slag outlet 25 formed in the hearth, into a slag collector or tank 30.
As shown in figs. 2, 3 and 4, the slag which discharges from the outlet 25 flows into a substantially cylindrical discharge chute or pipe 35, formed by a metal casing 31 lined with a refractory lining 32 supported by a ring 33 established on the lower inner surface of the casing 31, the latter being fixed relative to the hearth 24 of the secondary combustion chamber 21. The diameter of the discharge chute 35 is relatively large and considerably greater. than the width of the slag outlet 25. In this way, the risk of slag accumulations in the neck is minimized and space is provided for the effective operation and placement of a slag crusher or crusher described herein. -after.
The lower end of the casing 31 is connected, by a pressure-tight expansion joint, to the inlet 40 of the container 30. To form this seal, an annular U-shaped device 36 is attached to it. the upper end of the part 41 of the metal casing located at the inlet 40 and is provided with an interior inclined rim 37 substantially parallel to an inclined rim.
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born 38 from ring 33 and to estîrx <5 to s'f0..rt'2r to crest. The c ncw.ai, in. U 36 contains water or another hydraulic gerde liquid 39 up to a level substantially exceeding the lower edge of the casing 31 which enters the conduit 36.
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The portion 41 of the casing is connected by a frustoconical transition section 42 to an enlarged cylindrical main section 43 of the casing, forming the body of the manifold 30. Sections 41, 42 and 43 of the casing. casing are provided with an interior refractory lining 44 of substantially uniform thickness except near the upper end of section 41 where the lining
44 has a greater thickness, as indicated at 46. The bottom of the collector 30 is formed of one or more metal plates.
45 inclined to form a trough connected to a slag outlet with valve 47.
The outlet 47 is surrounded by a cylindrical ring 48 on the outer surface of the manifold 30, this ring constituting a guide for a valve 50 having a pressurized fluid control apparatus 51 mounted on the upper surface of a sealed outlet hopper. 52 capable of discharging into a conduit 53 and provided with an access door 54 on the side opposite to that where the valve 50 is located. The collecting container 30 is provided at a point approximately diametrically opposite and at a slightly level. higher than the outlet 47 by an access opening 55 lined with refractory material and hermetically sealed by a cover piece 56 which may be provided with an observation lumen.
In service, the manifold 30 is filled with water or other coolant to a level just below inlet 40. The molten slag flowing from the combustion chamber 21 through the outlet 25 falls into the liquid which cools and solidifies it. The slag follows a path centered on the axis of the outlet 25 and therefore on the axis of the collector 30.
As the slag tends to solidify into relatively large masses, it is necessary to break these masses into smaller fragments so that they can be more easily removed from the collector.
This breaking up of the slag is effected by directing a stream or high speed jet of coolant diametrically relative to the manifold 30 so as to. hit
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the slag stream just after it has reached the coolant and has cooled and solidified. The high speed current hitting the solidified slag breaks it into many small fragments. Efficient disintegration is achieved in relation to the energy expended in producing the cooling stream because the jet of coolant is projected directly onto and across the slag stream.
The high-speed jet or stream of coolant is produced by a rotary impeller or propellant 60 mounted on a shaft 61 rotatable in sealed bearings 62 mounted in a tube 63 which passes through the wall of the lower section. re of the manifold 30. The shaft 61 is coupled to a drive motor 65 through a speed reducer 64, the motor and the speed reducer being suitably carried by the section 43 of the manifold.
The solidified slag broken up by the jet or high velocity stream of coolant sprayed diametrically to the manifold 30 by the propellant 60 can be removed from the manifold by a set of multiple screw conveyors extending through the manifold. at a certain angle with respect to the horizontal This device comprises trcis worm conveyors 70, the inner ends of which engage in bearings 71 of a support 72 inside a lateral protrusion 39 of the collector ,. the access opening 55 also located in this prominence.
The conveyors 70 rise across the manifold with the middle conveyor lying in a diametral plane and the outer conveyors lying in vertical planes parallel to that diametrical plane. On the opposite side of the slag collector, the conveyors extend outwardly into cylindrical sheaths 73 of larger diameter than the conveyors, the latter being tangent to the lower internal surfaces of the sheaths 73.
The upper part of each sheath 73 is connected by a pipe or a duct 74 to a discharge pipe 53. In the case where the
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pressure inside the manifold 30 is greater than that prevailing inside the pipe 74, the level of Liquid in the duct 73 will be higher than in the manifold, but the discharge end of the screw conveyor endless is located above the ni-. normal level of liquid in the duct during the operation of the cyclone furnace.
The outer ends of the shafts or shafts of the conveyor screws extend into bearings 76 carried by the end plates 77 which close the ends of the sheaths 73. A motor 75 and a speed reducer 78 including the output shaft 79 is connected by a coupling 89 to the shaft of the middle conveyor, can rotate the conveyors in unison. On the shaft of the middle conveyor is fixed a twin chain wheel 81 which, by means of chains, actuates chain wheels (not shown) respectively fixed to the shafts of the other conveyors.
As the conveyors 70 rotate, the slag is drawn into the ducts 73 and falls through the pipes 74 into the discharge pipe 53. The slag can also be discharged through the valve 50 to be sent to the pipe 53.
The slag which solidifies at the outlet 25 is broken up to be torn from the outlet by knockers comprising an arm 80 fixed to the upper end of a shaft 82 mounted in bearings 83 arranged on the casing 31. The arm 80 passes through a slot 84 of the discharge pipe or chute 35 and transversely thereto. Attached to the lower end of shaft 82 is an arm 86 connected to piston rod 87 of a compressed fluid control apparatus 85 articulated to a lug 88 of casing 31. Controller 85 oscillates arm 80 across the outlet in order to dispel the slag which has congealed therein.