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Cette invention se rapporte à un appareil de combustion, et plus particulièrement à un appareil de combustion dans lequel on 'brûle un combustible lourd ou résiduel qui ne peut être dis- tillé ou évaporé complètement. L'invention est particulièrement utile dans son application à un appareil de combustion dans lequel on fait re circuler une partie des gaz enflammés vers une chambre de mélange pour préchauffer ou évaporer le combustible avant qu'il suit mélangé avec l'air de combustion du four, tout en notant cependant pas limitée à cette utilisation.
Des combustibles liquides résiduels lourds, tels que l'huile lourde, ne peuvent être complètement évaporés dans les types de fours connus destinés à effectuer la combustion complète en libérant une grande quantité de chaleur . En conséquence, même si on ajoute la quantité d'air de combustion théoriquement néces- saire et qu'on la mélange- complètement avec des dispersions pré- chauffées d'un tel combustible, il se forme néanmoins des dépôts charbonneux sur les parois et sur d'autres parties du four dans
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lequel un tel combustible est brûle.
De nombreux essais ont été faits pour vaincre la formation de tels dépôts mais aucun n'a été totalement couronné de succès, en particulier du point de vue de l'économie thermique,
La présent invention fournit un appareil et un procédé pour brûler du combustible liquide lourd ou résiduel qui évitent de façon sensible la formation de dépôts charbonneux dans le four, qui sont simples, relativement peu coûteux et à fonctionnement automatique. De la puissance et un appareil de combustion auxi-- liaire ne sont pas nécessaires, et l'espace nécessaire pour l'ins- tallation des types d'appareils de combustion antérieurement uti- lisésn'est pas augmenté de façon appréciable lorsque la présenta invention est incorporée dans l'unité.
Suivant l'invention, la masse d'air théorique nécessaire pour brûler le combustible est introduite dans le brûleur avec le combustible, et de l'air supplémentaire ou auxiliaire est fourni une chambre à air supplémentaire entourant la chambre de combus- tion. De l'air chauffé provenait de la chambre à air supplémentaire entre dans la chambre de combustion au niveau des parois ; il est dirigé à l'avant, à l'intérieur de cette dernière chanbre pour servir de couche de protection; le long des parois afin de se com- biner avec ce qu'il peut y avoir de charbon non réagi sur cas parois, et empêche ainsi le dépôt de charbon.
En outre, on fait @ i passer une quantité additionnelle d'air supplémentaire à l'inté- rieur du brûleur dans une direction convenable pour qu'il puisse se combiner de la même façon avec le charbon non réagi qui se place sur 1'intérieur des parois des éléments du brûleur autres que sa chambre de combustion principale, telles que les parois de la chambre de recirculation.
L'invention est représentée par un exemple en vue de l'illustrer dans les dessins annexés, dans lesquels
La fig. 1 est une demi-coupe longitudinale d'un appareil
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de combustion construit et agencé suivant l'invention.
La fig. 2 est une coupe transversale suivant II-II de la fige 1, vue dans la direction des flèches.
La fige 3 est une coupe transversale suivant III-III de la fig. 1, vue dans la direction des flèches.
La fige 4 est une demi-coupe longitudinale d'une variante de 1* appareil de combustion suivant l'invention.
La fig. 5 est une coupe longitudinale fragmentaire de deux des unités constituant la chambre de combustion représentée sur la ,fige 4, et . La fige 6 est une vue'en bout brisée de la coupe fragmentai- re représentée à la fige 5, en une vue prise à gauche de cette figure 5.
Dans'la forme de réalisation illustrée dans les fig. 1, 2 et 3, on a représenté un brûleur de' combustible fluide ou appareil de combustion de combustible résiduel lourd, 10,constitué par une chambre d'admission d'air 11, une chambre ou tube de mélange 12, en aval de cette dernière et relise à elle, et une chambre de com- bustion 13 reliée au tube de mélange 12 en aval de ce dernier.
.'Ainsi 1* appareil de combustion 10 est constitué sous forme d'un tube à travers lequel passe'une colonne d'air introduit sous pres- sion dans la chambre d'admission d'air. La colonne d'air passe à @ travers le tube à très grande vitesse, cette sorte de tube est brusquement élargi, d'aune manière et dans un but qui seront décrits plus loin, là où le tube de mélangé 12 et la chambre de combustion 13 sont reliés.
Une tuyère de distribution de combustible 14 s'étend de l'extérieur de 1 Appareil de combustion au tube de mélange 12 pour permettre l'injection de combustible fluide dans ce dernier et peut commodément sétendre à travers la chambre d'admission d'air ainsi que le représente la fig. 1. Afin d'envoyer l'air de combustion à l'appareil de combustion.on a prévu une tuyère de fourniture d'air de combustion 15 qui s'étend de la chambre d'ad- mission d'air 11 au tube de mélange 12.
Il est désirable, en cours
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de fonctionnement, de fournir au tube de mélange tout l'air théo- riquement nécessaire pour la ocmbustion du combustible, et l'appa- rail de combustion est conçu et proportionné de façon à le per- mettre. Une tige d'inflammation 16 s'étend dans le tube de mélange 12, son extrémité productrice d'étincelles étant disposée à proxi- mité immédiate: de l'extrémité avant de la tuyère de distribution de combustible et est conçue de façon à produire une étincelle très puissante et à enflammer de la sorte le combustible quittant la tuyère 14.
Pour obtenir la dispersion complète du combustible dans le tube de mélange, il est désirable de construire la tuyère 14 sous forma.. d'une tuyère de pulvérisation. Dans le même but on préfère que la tuyère d'approvisionnement en air de combustion 15 entoure la tuyère de distribution du, combustible et que la tuyère d'appro- visionnement en air de combustion soit pourvue de palettes 17 pour donner à l'air de combustion un mouvement tourbillonnant lorsqu'il entre dans la chambre de mélange..Une telle construction est illus- trée dansles figures 1, 2 et 3. '
A l'extrémité à laquelle lé combustible livré à la chambre 'de mélange:
12 peut être préchauffé, et, autant que possible, distillé ou évaporé avant d'entrer dans la chambre de combustion 13, on utilise les principes et la construction générale décrits dans la demande de brevet déposée' au même nom et en même temps que la présente demande pour un "brûleur". Ainsi l'extrémité aval du tube de mélange 12 est fixée à l'intérieur d'une bride. annulaire 18, et l'extrémité amont de, la paroi longitudinale de la chambre de combustion 13 est fixée à la périphérie de la surface extérieure de la bride annulaire.
L'appareil de combustion forme par conséquent un tube à travers lequel passe une colonne d'air, et ce tube est brusquement élargi comme il vient d'être décrit, pour assurer une section de mélange de faible diamètre et une section de combustion de grand diamètre.. La bride annulaire 18 forme un épaulement de chauffage derrière lequel la flamme est maintenue dans la section de combus-
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tion du tube, conformément à la demande de brevet mentionnée plus haut. On maintient de la sorte une zone calme ou de vitesse lente derrière l'épaulement annulaire ou.la flamme persiste dans une condition relativement peu troublée malgré la turbulence qui est provoquée dans le reste du tronçon de combustion.
La bride annulaire 18 comporte un anneau d'ouvertures 19.
Une conduite de retour, représentée dans les dessins annexes soue la forme d'une chambre de recirculation annulaire 20 entourant le tube de mélange 12, attend de l'anneau d'ouvertures 19 à l'arriè de l'appareil de combustion 10, jusqu'à l'extrémité amont du tube de mélange 12 pour entrer dans le tube de mélange au niveau de l'extrémité aval de la tuyère d'approvisionnement en air de com- bustion 15, pour préchauffer et évaporer de la sorte,, autant que possible, le combustible entrant dans la chambre de mélange en provenance de la tuyère de distribution du combustible 14.
On peut prévoir des palettes 21 entre la tuyère d'approvisionnement en air de combustion et la paroi longitudinale du tube de mélange 12 pour donner un mouvement de tourbillonnement aux produits de combustion re circulé s déversés dans le tube de mélange par la chambre de recirculation 20 et provoquer ainsi un mélange plus complet de l'air de combustion et du combustible .
Lorsque l'appareil de combustion est utilisé avec du com- bustible lourd ou du combustible liquide résiduel* ce combustible ne peut @ être complètement distillé ou évaporé dans le tube de mélange 12 malgré l'inflammation initiale par la tige d'inflammatic 16 et son chauffage ultérieur par les produits de combustion devers sés travers la chambre de recirculation 20. c'est pourquoi l'in- vention prévoit des moyens spéciaux pour éviter la formation d'un dépôt charbonneux sur les parois longitudinales de la chambre de combustion et à l'intérieur de la chambre de recirculation.
De te moyens sont décrits et représentés dans les dessins annexés sous forme d'une chambre à air supplémentaire annulaire 22 entourant la chambre de combustion 12 et la chambre de re circulation 20 qui
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fournit une couche de protection d'air supplémentaire le long des parois longitudinales de la chambre de combustion et fournit éga- lement de l'air supplémentaire à l'intérieur de la chambre de re- circulation, et cela à travers des passages convenablement disposés
Comme illustré dans les fig. 1, 2 et 3, la chambre de com- bustion 13 est formée par quatre corps cylindriques en recouvrement 23, 24, 25 et 26 qui sont coaxiaux et dont les diamètres augmentent progressivement dans la direction aval de la chambre de combustion.
Le corps cylindrique 23 est par conséquent fixé à son extrémité amont à la périphérie de la bride annulaire 18 et s'étend en aval de celle-ci; il est supporté dans l'appareil de combustion d'une manière connue ou commode(non représentée). :Le corps cylindrique 24 entoure de son bord amont le bord aval du corps cylindrique 25 dont il est également convenablement espacée Enfin, le corps cylin- drique 26 est rattaché de façon similaire au corps cylindrique 25. les -corps cylindriques sont décrits ici comme étant constitués par un métal qui naturellement e st un métal très résistant à la chaleur, mais tel n'est pas nécessairement le ces.
Un revêtement réfractaire 27 s'appuie sur le bord aval du corps cylindrique 26, s'étendant au-delà de celui-ci jusqu'à l'extrémité de la chambre de combustion Ainsi relias, les corps cylindriques successifs fournissent des orifices ou des passages ménagés entre eux comme à l'orifice on passage 28 ménagé entre les corps cylindriques 23 et 24, l'orifice ou passage 29 entre les corps cylindriques 24 et 25 et l'orifice 30 entre les corps cylindriques 25 et 26.
Un corps cylindrique externe 31, coaxial aux corps cylis- driques 23, 24, 25 et 26, entoure les corps cylindriques déjà. écrits ; il en est espacé mais se trouve en contact longitudinal avec le revêtement réfractaire 27. le corps cylindrique externe 31 est également coaxial à la paroi longitudinale externe, et espacé de celle-ci, de la chambre de recirculation annulaire 20 et est strate ou fixé d'autre manière à son extrémité amont à une plaque
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annulaire 32 qui est fixée à la paroi av,5'-"t de la chambre cl* admis sion de l'air, 11.
Ainsi le corps cylindrique externe 31 délimite avec la paroi longitudinale externe de la chambre de recirculation et avec les corps cylindriques 23, 24, 25 et 26 la chambre à air supplémentaire 22. Un ou plusieurs orifices sont prévus qui re-
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lient la chcab-r-- â air supplémentaire 22 â la chambre dîadmission <Pair de. combustion 11, comme représenté à la fin. 1. On .forme ces orifices en forent à travers la paroi avant de la chambre d'admis- sion d t 6i1' de csbb.stion et la plaque annulaire za.
En conséquence, durant le fonctionnement de 1* appareil de
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combustion; le chambre à* admission dair de combustion étant sous pression,. le soufflage de l'air a lieu à travers les orifices 33 à air
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de la chambre d'admission d'air- 11 à la chambrefgo.P1l1émentai:
ee bzz où 11 air' supplémentaire1 e.st chauffé par rayonnement et coi- vection à travers la paroi longitudinale externe de la chambre de le circulation et les parois des corps cylindriques 23, 24,25 et 26. En outre, cet air supplémentaire comprimé chauffé passe à travers les orifices ou passages 28, 29 et 30 dans la chambre de
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combustion 13, il est dirigé à 11 avant de 1' apparei. de combustior .le long des surfaces intérieures des corps cylindriques pour forms des couches de protection d'air supplémentaire pour éviter, par l'oxydation de ces particules, qu'il ne se dépose du charbon sur ces surfaces.
La paroi longitudinale externe de la chambre de re circula- tion 20 est espacée à son extrémité aval de la bride annulaire 18 et de la bordure aval du corps cylindrique 23 qui y est fixée pour former un orifice ou'-passage 34 par lequel l'air supplémentaire
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peut passer de la chambre à air supplémentaire 22 vers 1T arrière, ou dans la direction amont dans la chambre de re circulât ion 20 pour assurer le déplacement le long des parois longitudinales ex- ternes de la chambre de recirculation 20. Comme la paroi externe est plus froide que la. paroi interne qui limite le tube de mélange
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3L, du charbon non réagi est susceptible de s'y déposes.
De la sarte, la couche de protection ainsi formée empêche le déJ;15t de
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charbon à l'intérieur de la chambre de re circulation. le fonctionnement de l'appareil de combustion a déjà été indiqué. Le combustible fluide est envoyé à l'appareil de combus- tion à travers la tuyère de distribution du combustible 14 en un jet dirigé au centre du tube constituant l'appareil de combustion, et plus particulièrement au centre du tube de mélange 12. En même temps, la quantité d'air de combustion théoriquement nécessaire pour brûler le combustible est envoyée au tube constituant l'appe reil de combustion, dans son tube de mélange 12, en un courant annulaire entourant le je t de combustible.
Pour faciliter le pas- sage de l'air à travers la tuyère d'approvisionnement en air de combustion 15, un mouvement tourbillonnant et les palettes 21 donnent aux produits recirculés de l'air de combustion un mouve- ment tourbillonnant de direction opposée.
Comme le s gaz de combustion re circules ne peuvent pas distiller ou évaporer complètement une huile lourde ou un combus- tible liquide résiduel, un appareil de combustion prévu pour un tel combustible est sujet à la formation d'un dépôt charbonneux sur sas parois. C'est pourquoi de l'air supplémentaire est souf- flé de la chambre d'admission d'air 11 à travers l'orifice 33 dans la chambre à air supplémentaire 22, pour entourer les parois du tube constituant l'appareil de combustion, en particulier la paroi externe de la chambre de recirculation 20 et les parois de la chambre de combustion 13. Ici l'air supplémentaire est chauffé.
L'air supplémentaire chauffé dans la chambre à air supplémentaire 22 est injecte en des points successifs se trouvait à l'aval, à travers les parois de la chambre de combustion 13 pour former un* couche de protection le long de ces parois pour brûler cette matière charbonneuse. Ainsi l'air supplémentaire est projeté en avant à travers les parois de la chambre de combustion. En outr< une couche de protection d'air supplémentaire est projetée à l'arrière à travers la paroi externe de la chambre de recircula- tion, afin d'empêcher la formation d'un dépôt charbonneux sur
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cette paroi, pour se combiner avec cette matière charbonneuse non réagie.
La forme de réalisation illustrée aux figures 4,5 et 6 est construite de façon similaire, les éléments de l'appareil de combustion étant de forme quelque peu différente, mais exerçant les mêmes fonctions que les éléments correspondants des figures 1, 2 et 3. On notera que la paroi longitudinale de la chambre de combustion 13a est constituée par des blocs annulaires 23a, 24a, 25a, et 26a. Ces blocs peuvent être en métal ou en un autre matériau réfractaire'et sont représentés plus en détail dans les figures 5 et 6, dans lesquelles les blocs 25a et 26a sont illus- trés. On observera que le bloc 25a comporte quatre balènes d'espacement qui s'étendent radialement extérieurement au bloc et aussi à l'arrière de celui-ci.
Ces balène s d'espacement qui se trouvent par conséquent sur chaque bloc le maintiennent contre le corps cylindrique externe 31a de l'appareil de combustion 10a qui est espacé de ce corps et qui y est centré, et ces balènes espacent également le bloc annulaire du bloc amont voisin pour assurer un passage annulaire entre les blocs pour permettre l'admission d'air supplémentaire dans la chambre de combustion 13a. Pour assurer le déplacement de l'air supplémentaire vers ,'1 aval de la chambre de combustion 13a le long de l'intérieur de sa paroi longitudinale, les bords avant et arrière de chacun des blocs sont convenablement biseautés comme représenté clairement dans les fig. 4 et 5.
La paroi longitudinale externe de la chambra de recirculation 20a est formée de façon similaire et l'extrémité amont du bloc 23a, de même que l'extrémité aval de la paroi men- tionnée plus haut, sont biseautées de façon convenable pour assu- rer le déplacement de l'air supplémentaire de la chambre à air supplémentaire 20a dans la chambre .de recirculation.
Le mode de fonctionnement de l'appareil de combustion 10a illustré dais les figures 4, 5 et 6 est le même que celui de l'appareil illustré dans les figures 1, 2 et 3.
Les formes de l'invention décrites ci-dessus et illustrées
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dans les dessins annexés sont simplement présentées comme exemple de la façon dont l'invention peut être mise en pratique. D'autr- formes, réalisations et applications de l'invention entrant dans le domaine propre de- l'invention se présenteront naturellement d'elles-même à l'homme de l'Art.
REVENDICATIONS
1) Procédé de combustion de combustible lourd ou de combustible liquide résiduel, caractérisé en ce que l'alimentation. en un tel combustible a lieu en un jet dans une chambre de mélan- ge qui se déverse dans une chambre de combustion, en ce qu'on envoie dans la chambre de mélange un courant annulaire, entourant le jet de combustible, de tout l'air nécessaire à la combusti@@ du combustible, en ce qu'on entoure les parois de la chambre de combustion d'air supplémentaire et en ce qu'on projette l'air supplémentaire à travers les parois de la chambre de combustion, à l'avant de celle-ci, pour rmer une couche de protection le long de l'intérieur des parois de cette chambre pour empêcher le dépôt de charbon sur ces parois.