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La présente invention concerne le chauffage au poussier combustible., particulièrement le chauffage au poussier de charbon avec évacuation des résidus de combustion à 1?état fluide, de chau- dières à rayonnement ou chaudières analogues dont la chambre de combustion revêtue de tubes de refroidissement reçoit le combusti- ble et l'air de combustion en substance tangentiellement et est suivie dans le sens ascendant des gaz de combustion., d'une chambre de rayonnement également revêtue de tubes de refroidissement ou for mée par-des tubes de refroidissement et dont l'extrémité inférieure pénétrant concentriquement dans la chambre de combustion, forme un carneau de sortie pour les gaz de combustion.
Dans le Brevet principal n 535.823, on a proposé de don-
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ner à la plus grande section transversale du carneau de sortie des gaz de combustion des dimensions telles qu'elle soit égale ou supé- rieure à 0,3 fois la plus grande section transversale de la chambre de combustion, afin de retenir dans la chambre de combustion la scorie déja séparée, ou de protéger la chambre de rayonnement contre la scorie.
La présente invention apporte un perfectionnement à cette disposition. Poursuivant le même but, elle applique également le principe, dans le cas de combustion tangentielle du combustible entrant-pour favoriser son allumage, sa combustion et le chauffage de; constituants de ses cendres- de prévoir une grande section trans- versale pour ensuite dévier fortement les flammes par une section transversale relativement petite.
Suivant l'invention, on donne au carneau de sortie des gaz de combustion de la chambre de combustion, une section trans- versale oblongue, de préférence elliptique,, ou une section non cir- culaire semblable, le rapport entre le grand axe et le petit axe du carneau de sortie des gaz de combustion étant égal, ousensible- ment égal, au rapport entre la largeur et la profondeur de la cham- bre de rayonnement, ou autrement dit, les longueurs des axes du carneau de sortie des gaz de combustion correspondant entièrement, ou en substance, à la largeur et à la profondeur de la chambre de rayonnement.
Cette construction offre l'avantage que dans la zone de la chambre de combustion, dans laquelle les particules de cendre en- ' traînées par les gaz de combustion ont .encore une température située au-dessus de celle du point de ramollissement des cendres, il n'y a pas de surfaces fortement inclinées sur lesquelles les particules de cendre., ou de scorie, peuvent se déposer. De ce fait, les tubes de refroidissement de la chambre de rayonnement restent également propres en marche continue et conservent ainsi, leur pleine effica- cité, ce qui permet d'éviter une élévation de la température des gaz brûlés et, en conséquence, une chute du rendement.
La construc-
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tion de la chambre de rayonnement est sensiblement simplifiée et la réalisation des systèmes de tubes de refroidissement nécessite moins d'opération de coudage, ce qui réduit les frais de construc- tion de l'installation.
De plus, et suivant l'invention, on donne également à la chambre de combustion une section transversale oblongue, de pré- rérence elliptique ou une section non circulaire semblable, le rap- po'rt entre le grand axe et le petit axe du carneau de sortie des gaz de combustion étant égal, ou sensiblement égal, au rapport entre le grand axe et le petit axe de la chambre de combustion. Le combus- tible est introduit dans la chambre entre l'enveloppe de la chambre de combustion et le carneau de sortie des gaz de combustion, en substance parallèlement aux grands axes de la chambre de combustion et du carneau de sortie des gaz de combustion.
On obtient ainsi, qu'après leur entrée dans la chambre de combustion, le poussier de combustible et l'air de. combustion cheminent d'a'bord en ligne droite de sorte qu'il ne se produit pas de séparation du poussier combus- -bible d'avec l'air de combustion avant l'allumage du mélange, par suite d'un effet centrifuge. Il en résulte une combustion plus ra- pide du poussier combustible;, ce qui en même temps favorise la fu- sion des cendres du combustible et améliore l'équilibre du chauffage, du fait que la combustion du poussier a lieu à de hautes températures
Suivant l'invention, on choisit le rapport entre le grand axe et le petit axe plus grand pour le carneau de sortie des gaz de combustion, que pour la chambre de combustion.
Ceci donne, à partir des points extrêmes des grands axes, des élargissements de la sec- tion transversale de la chambre, entre l'enveloppe de la chambre de combustion et le carneau de sortie des gaz de combustion. Dans le sens du cheminement de la flamm.e;, les rétrécissements et les élargissements de la section transversale alternent donc successive- ment. Il en résulte des modifications continuelles de la vitesse' de cheminement du courant des gaz de combustion, ce qui conduit à une coagulation des particules de scorie liquide en suspension dans les gaz de combustion. Cela augmente considérablement l'action de sépa-
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ration de la chambre de combustion. On obtient le même effet lors- que la chambre de combustion présente une section transversale circulaire.
Suivant l'invention, les modifications de la vitesse du courant des gaz de combustion, sont encore accrues du fait que de l'air de combustion supplémentaire est injecté dans le sens des tourbillonnement de la flamme, entre les points d'entrée du poussie' combustible dans la chambre de combustion se succédant dans le sens du tourbillonnement, parce qu'ainsi la quantité totale de gaz est augmentée par à-coups, directement en amont des rétrécissements . de la section transversale.
Suivant l'invention, la section transversale de la chambre de rayonnement est maintenue inchangée jusqu'au ciel de la chaudiè- re, grâce à quoi, la direction rectiligne des tubes de refroidisse- ment n'est plus interrompue.
Lorsque, dans la partie supérieure de la chambre de rayon- nenent, il faut prévoir des surfaces de chauffe dites de "Schott", par exemple un surchauffeur de vapeur, les parois de "Schott" ex- térieures présentent, suivant l'invention, une largeur moindre que celles des autres parois de "Schott", de sorte que malgré que la profondeur de la chambre de rayonnement se réduise vers les côtés, on peut prévoir une grande surface de chauffes sans que cette der- nière doive descendre trop bas dans la chambre de rayonnement.
Cette construction a également l'avantage que dans les couches marginales du courant des gaz de cambustion, où ces gaz ont déja cédé une grande quantité de chaleur aux tubes de refroidissement de la cham- bre de rayonnement, les parois de " Schott" retirent des gaz de combustion moins de chaleur que dans le centre du courant de ces gaz, de sorte que ces gaz répartis sur la section transversale du conduit, ont une températuresensiblement uniforme, ena? rivant qur les surfaces de chauffe par contact consécutives.
Il est évident, que, directement en amont des surfaces de chauffe de "Schott", placées dans la partie supérieure, la chambre de rayonnement peut aussi changer de forme pour prendre une section
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. transversale rectangulaire, et suivant 1?invention les longueurs des côés de la partie rectangulaire de la chambre de rayonnement correspondent alors sensiblement aux longueurs des axes de la partie non circulaireafin d'éviter de grandes surfaces obliques qui pour- raient servir de surfaces de dépôt aux cendres pulvérulentes.
Suivant l'invention, on réalise le système des tubes de refroidissement en branchant ensemble au-dessus de la chambre de combustion, chaque fois un tube de refroidissement du carneau de sortie des gaz de combustion, avec chaque fois un tube de refroi- dissement de l'enveloppe de la chambre de combustion, de sorte qu'il ne se présente pas de difficultés pour loger les dits tubes. particulièrement dans les petits foyers, il ne sera pas toujours possible de prévoir dans le carneau de sortie des gaz de combustion un nombre de tubes exactement aussi grand que dans l'enveloppe de la chambre de combustion.
Suivant l'invention, les tubes de refroi- dissement restants de l'enveloppe de la chambre de combustion, sont dans ce cas rassemblés dans des collecteurs au-dessus de là chambre de combustion. Ces collecteurs sont reliéspar des tubes de retour ' non chauffés aux collecteurs de chaudière inférieursainsi que par d'autres tubes, directement, au corps cylindrique de la chau- dière ou aux parois de "Schott" montées dans la chambre de rayon- nement.
D'autre détails de 1-'Invention ressortiront de la descrip. tion donnée ci-après avec référence au. dessin annexé.
La fig. 1 est une coupe verticale partielle d'une chaudiè. re à rayonnement; et la fige 2 est une coupe par la ligne A-A de la fige 1.
La chaudière possède une chambre de fusion 1 et une cham- bre de rayonnement 2. L'extrémité inférieure de celle-ci pénètre concentriquement dans la chambre de fusion, formant ainsi le car- neau de sortie 3 des gaz de combustion. La chambre de fusion, le' carneau de sortie des gaz de combustion et la chambre de rayonnement ont une section transversale non circulaire. La chambre de fusion
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est revêtue de toute part de tubes de refroidissement ou de vapori- sation 4, qui débouchent dans les collecteurs inférieurs 5. Le car- neau de sortie des gaz de combustion 3 ést formé par les tubes de refroidissement ou de vaporisation 6, qui débouchent dans les col- lecteurs inférieurs 7.
Directement au-dessus de la chambre de fusion,, un tube 4 est raccordé à chaque tube 6. Les tubes 8 ainsi formés revêtent ensuite la chambre de rayonnement. Les autres tubes de refroidissement 4 de l'enveloppe de la chambre de fusion débouchent dans les collecteurs 9. Ces derniers sont reliés par des tubes de retour 10 aux collecteurs inférieurs 7, et par des tubes 11 aux col- lecteurs 12. A partir des collecteurs 12 les tubes 11, dont le nombre se multiplie, forment au centre de la chambre de rayonnement une paroi de "Schott" 13 verticale. Les collecteurs 5 et 7 reçoivent l'eau par les tubes 14 descendant du corps cylindrique 15. Les tu- bes de refroidissement 8 de la chambre de rayonnement et les tubes de refroidissement 11 de la paroi de "Schott" 13 débouchent dans la chambre de vapeur du corps cylindrique de la chaudière.
L'eau pré- chauffée entre dans le corps cylindrique par les tubes 16, qui en même temps servent de support au revêtement réfractaire du ciel de la chaudière, en venant d'un préchauffeur d'eau d'alimentation, non représenté.
Dans la partie supérieure de la chambre de rayonnement, sont montées les parois tubulaires d'un surchauffeur 17, dit de "Schott". En amont de la chambre de rayonnement, un carneau horizon' tal 18, dans lequel sont montés les serpentins tubulaires d'un sur- chauffeur par contact 19, conduit les gaz de combustion vers les surfaces de chauffe secondaires habituelles-, montées dans d'autres carneaux de la chaudière, non représentés.
La vapeur saturée passe du corps cylindrique par les tubes de liaison 20 vers le surchauffeur par contact 19, dont les serpen- tins tubulaires débouchent dans le collecteur de sortie 21. Du col- lecteur 21 la vapeur présurchauffée passe, éventuellement après réglage de sa température, par les tubes de liaison 20 vers les parois dites de "Schott" 17, desquelles elle est évacuée par la
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conduite principale 23 pourvue d'une vanne 24.
Tous les carneaux de la chaudière sont, comme d'habitude, entourés d'une couche de réfractaire 25 et d'une couche isolante 26, le tout dans une enveloppe extérieure en tôle.
Le combustible est injewté par les tuyères 27 et l'air de combustion par les tuyères 28 dans la chambre de fusion. Vair de combustion supplémentaire est injectédans la chambre de fusion par les tuyères 29 montées entre les tuyères à poussier. Le mélange combustible-air d.es tuyères 27, 28 chemine au début en ligne droite, parallèlement au grand axe de la chambre. Les gaz de combustion sont ensuite déviés dans le rétrécissement de la section transversa- le. Par suite de la fores centrifuge qui se produit alors, les par- ticules de scorie sont projetées sur les parois périphériques de la chambre de fusionle long desquelles elles coulent et quittent la chambre de fusion par l'ouverture d'évacuation 30.
L'action de séparation peut encore être augmentée en montant dans les tuyères 27, 28 ou 29, ou à. un autre endroit convenable, des émetteurs de sons agissant sur les gaz de chauffe en vue de favoriser leur coa- gulation. Pour réduire l'absorption de chaleur par les tubes de refroidissement ces derniers sont revêtus, de manière connue, d'une couche calorifuge.
Lesgaz de combustion débarrassés de la scorie liquid.e., quittent la chambre de fusion, cédent leur chaleur aux surfaces de chauffe et sont ensuite évacués à l'air libre par une installa- tion d'aspiration, non représentée.
Bien que dans ce qui précède, l'invention ait été décrite dans son application à une chaudière à rayonnement à circulation naturelle,et pour la combustion de poussier de charbon, elle n'est pas limitée à cette application. Au contraire, l'invention peut être utilisée, avec le même succès, pour des chaudières à vapeur à pas- sage forcé, ou à circulation forcée, de l'eau. On peut également surchauffer dans tous les tubes, ou dans une partie de ceux-ci, un autre agent de travail comme;, par exemple, de Pair comprimée de
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la vapeur ou l'équivalent, et utiliser comme combustible des les- sives de cellulose, ou d'autres combustibles qui peuvent être in- troduits sous une forme finement divisée.
Enfin, le combustible peut être brûle sous une pression supérieure à la pression atmos- phérique.
'REVENDICATIONS.
1. Chauffage au poussier combustible, particulièrement chauffage au poussier de charbon avec évacuation des résidus de combustion à l'état fluide, pour chaudières à rayonnement ou chau- dières analogues, dont la chambre de combustion revêtue de tubes de refroidissement reçoit le combustible et l'air de combustion en substance tangetiellement et est suivie dans le sens du courant ascendant des gaz de combustion par une chambre de rayonnement, également revêtue de tubes de refroidissement ou formée par des tubes de refroidissement, dont l'extrémité inférieure pénétrant con- centriquement dans la chambre de combustion forme un carneau de sortie des gaz de combustion dont la plus grande section transver- sale est, suivant le Brevet principal, égale ou supérieure à 0,
3 fois la section transversale de la chambre de combustion, caracté- risé en ce que le carneau de sortie' des gaz de combustion présente une section transversale oblongue de préférence une section ellip- tique ou une section non circulaire semblable.
2. Chauffage au poussier combustible suivant la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le rapport entre le grand axe et le petit axe du conduit de sortie des gaz de combustion est égal, ou sensiblement égal, au rapport entre la largeur et la profondeur de la-chambre de rayonnement..
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The present invention relates to heating with combustible dust, particularly heating with coal dust with removal of combustion residues in the fluid state, from radiant boilers or the like, the combustion chamber of which is lined with cooling tubes. the fuel and the combustion air substantially tangentially and is followed in the upward direction of the combustion gases., by a radiation chamber also lined with cooling tubes or formed by cooling tubes and of which the The lower end concentrically entering the combustion chamber forms an outlet flue for the combustion gases.
In Main Patent No. 535,823, it has been proposed to don-
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set the largest cross section of the combustion gas outlet flue so large that it is equal to or greater than 0.3 times the largest cross section of the combustion chamber, in order to retain in the combustion chamber. combustion the already separated slag, or to protect the radiation chamber against the slag.
The present invention brings an improvement to this arrangement. Pursuing the same goal, it also applies the principle, in the case of tangential combustion of the incoming fuel - to promote its ignition, combustion and heating of; constituents of its ashes - to provide a large cross section and then strongly deflect the flames by a relatively small cross section.
According to the invention, the outlet flue of the combustion gases from the combustion chamber is given an oblong cross section, preferably elliptical, or a similar non-circular section, the ratio between the major axis and the small axis of the flue gas outlet being equal or substantially equal to the ratio between the width and depth of the radiation chamber, or in other words, the lengths of the axes of the flue gas outlet corresponding entirely or substantially to the width and depth of the radiation chamber.
This construction offers the advantage that in the zone of the combustion chamber, in which the ash particles carried by the combustion gases still have a temperature above that of the softening point of the ash, there is still a temperature above that of the softening point of the ash. There are no steeply inclined surfaces on which particles of ash, or slag, can settle. Therefore, the cooling tubes of the radiation chamber also remain clean in continuous operation and thus retain their full efficiency, which makes it possible to avoid a rise in the temperature of the flue gases and, consequently, a drop. performance.
The construction
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The operation of the radiation chamber is considerably simplified and the construction of the cooling tube systems requires less bending operation, which reduces the cost of constructing the installation.
In addition, and according to the invention, the combustion chamber is also given an oblong cross section, preferably elliptical or a similar non-circular section, the ratio between the major axis and the minor axis of the flue. output of the combustion gases being equal or substantially equal to the ratio between the major axis and the minor axis of the combustion chamber. The fuel is introduced into the chamber between the combustion chamber casing and the combustion gas outlet flue, substantially parallel to the major axes of the combustion chamber and the combustion gas outlet flue.
In this way, after entering the combustion chamber, the fuel dust and air are obtained. combustion proceed first in a straight line so that there is no separation of the combustible dust from the combustion air before ignition of the mixture, due to a centrifugal effect. This results in a more rapid combustion of the combustible dust ;, which at the same time promotes the smelting of the fuel ash and improves the heating balance, since the combustion of the dust takes place at high temperatures.
According to the invention, the ratio between the major axis and the smaller axis is chosen which is greater for the combustion gas outlet flue than for the combustion chamber.
This gives, from the extreme points of the major axes, enlargements of the transverse section of the chamber, between the casing of the combustion chamber and the flue of the combustion gas outlet. In the direction of the flow of the flame, the narrowing and enlargement of the cross section therefore alternate successively. This results in continual changes in the flow rate of the flue gas stream, which results in coagulation of the liquid slag particles suspended in the flue gases. This considerably increases the sepa-
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ration of the combustion chamber. The same effect is obtained when the combustion chamber has a circular cross section.
According to the invention, the changes in the flow velocity of the combustion gases are further increased by the fact that additional combustion air is injected in the direction of the vortices of the flame, between the points of entry of the dust. fuel in the combustion chamber succeeding each other in the direction of the swirl, because in this way the total quantity of gas is increased in spurts, directly upstream of the constrictions. of cross section.
According to the invention, the cross section of the radiation chamber is kept unchanged up to the top of the boiler, whereby the rectilinear direction of the cooling tubes is no longer interrupted.
When, in the upper part of the radiating chamber, it is necessary to provide so-called "Schott" heating surfaces, for example a steam superheater, the outer "Schott" walls exhibit, according to the invention, a width less than those of the other walls of "Schott", so that although the depth of the radiation chamber is reduced towards the sides, a large heating surface can be provided without the latter having to descend too low in the radiation chamber.
This construction also has the advantage that in the marginal layers of the combustion gas stream, where these gases have already given up a large amount of heat to the cooling tubes of the radiation chamber, the "Schott" walls remove heat. combustion gases heat less than in the center of the stream of these gases, so that these gases distributed over the cross section of the duct, have a substantially uniform temperature, ena? bordering on consecutive contact heating surfaces.
It is obvious that, directly upstream of the "Schott" heating surfaces, placed in the upper part, the radiation chamber can also change shape to take a section.
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. rectangular transverse, and according to the invention the lengths of the sides of the rectangular part of the radiation chamber then correspond substantially to the lengths of the axes of the non-circular part in order to avoid large oblique surfaces which could serve as deposition surfaces for the radiation chamber. powdery ash.
According to the invention, the system of cooling tubes is produced by connecting together above the combustion chamber, each time a cooling tube of the combustion gas outlet flue, with each time a cooling tube of the envelope of the combustion chamber, so that there is no difficulty in accommodating said tubes. particularly in small fireplaces, it will not always be possible to provide in the combustion gas outlet flue a number of tubes exactly as large as in the casing of the combustion chamber.
According to the invention, the remaining cooling tubes of the casing of the combustion chamber are in this case gathered in collectors above the combustion chamber. These manifolds are connected by unheated return pipes to the lower boiler manifolds as well as by other pipes, directly, to the cylindrical body of the boiler or to the "Schott" walls mounted in the radiating chamber.
Other details of the invention will emerge from the description. tion given below with reference to. attached drawing.
Fig. 1 is a partial vertical section of a boiler. re radiation; and fig 2 is a section through line A-A of fig 1.
The boiler has a melting chamber 1 and a radiation chamber 2. The lower end of the latter penetrates concentrically into the melting chamber, thus forming the outlet duct 3 for the combustion gases. The melting chamber, the combustion gas outlet flue and the radiation chamber have a non-circular cross section. The fusion chamber
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is lined on all sides with cooling or vaporization tubes 4, which open into the lower manifolds 5. The combustion gas outlet 3 is formed by the cooling or vaporization tubes 6, which open into the lower manifolds 7.
Directly above the melting chamber, a tube 4 is connected to each tube 6. The tubes 8 thus formed then coat the radiation chamber. The other cooling tubes 4 of the casing of the melting chamber open into the collectors 9. The latter are connected by return tubes 10 to the lower collectors 7, and by tubes 11 to the collectors 12. From the collectors 12 the tubes 11, the number of which is multiplying, form in the center of the radiation chamber a vertical "Schott" wall 13. The collectors 5 and 7 receive the water through the tubes 14 descending from the cylindrical body 15. The cooling tubes 8 of the radiation chamber and the cooling tubes 11 of the "Schott" wall 13 open into the cooling chamber. steam from the cylindrical body of the boiler.
The preheated water enters the cylindrical body through the tubes 16, which at the same time serve as a support for the refractory lining of the boiler top, coming from a feed water preheater, not shown.
In the upper part of the radiation chamber, are mounted the tubular walls of a superheater 17, called "Schott". Upstream of the radiation chamber, a horizontal flue 18, in which the tubular coils of a contact superheater 19 are mounted, conducts the combustion gases to the usual secondary heating surfaces, mounted in other boiler flues, not shown.
The saturated steam passes from the cylindrical body through the connecting tubes 20 to the contact superheater 19, the tubular coils of which open into the outlet manifold 21. From the manifold 21 the pre-superheated steam passes, possibly after adjusting its temperature. , by the connecting tubes 20 to the so-called "Schott" walls 17, from which it is evacuated by the
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main pipe 23 provided with a valve 24.
All the boiler flues are, as usual, surrounded by a layer of refractory 25 and an insulating layer 26, all in an outer sheet metal casing.
The fuel is injected by the nozzles 27 and the combustion air by the nozzles 28 into the melting chamber. Additional combustion air is injected into the melting chamber through nozzles 29 mounted between the dust nozzles. The fuel-air mixture d.es nozzles 27, 28 initially travels in a straight line, parallel to the major axis of the chamber. The combustion gases are then diverted into the constriction of the cross section. As a result of the centrifugal drilling which then occurs, the slag particles are thrown onto the peripheral walls of the melting chamber, along which they flow and leave the melting chamber through the discharge opening 30.
The separation action can be further increased by mounting in the nozzles 27, 28 or 29, or at. another suitable place, sound transmitters acting on the heating gases in order to promote their coagulation. To reduce the absorption of heat by the cooling tubes, the latter are coated, in known manner, with a heat-insulating layer.
The combustion gases freed from the liquid slag leave the melting chamber, transfer their heat to the heating surfaces and are then evacuated into the open air by a suction installation, not shown.
Although in the foregoing, the invention has been described in its application to a radiation boiler with natural circulation, and for the combustion of coal dust, it is not limited to this application. On the contrary, the invention can be used, with the same success, for steam boilers with forced passage, or forced circulation, of water. It is also possible to overheat in all the tubes, or in a part of them, another working agent such as; for example, compressed air of
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steam or the like, and use as a fuel cellulose waste, or other fuels which can be introduced in finely divided form.
Finally, the fuel can be burnt at a pressure greater than atmospheric pressure.
'CLAIMS.
1. Heating with combustible dust, in particular heating with coal dust with evacuation of combustion residues in a fluid state, for radiant boilers or similar boilers, of which the combustion chamber lined with cooling tubes receives the fuel and the combustion air substantially tangentially and is followed in the direction of the upward current of the combustion gases by a radiation chamber, also lined with cooling tubes or formed by cooling tubes, the lower end of which penetrates concentrically into the combustion chamber forms an outlet flue for the combustion gases, the largest cross section of which is, according to the main patent, equal to or greater than 0,
3 times the cross section of the combustion chamber, characterized in that the combustion gas outlet flue has an oblong cross section, preferably an elliptical or similar non-circular section.
2. Heating with combustible dust according to claim 1, characterized in that the ratio between the major axis and the minor axis of the combustion gas outlet duct is equal or substantially equal to the ratio between the width and the depth of the radiation chamber.
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