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Perfectionnement!! aux foyers cyclones.
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La présente invention concerne des foyers cyclone* du
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genre comportât une chambre de 001111.11.1'; tion de section en substance Circulaire* un brûleur c'j.3pre<tnut we ohlnbro de' tournohoatnt,u.n . dispositif pour introduire du C1:Jlbue t1.ble en particules IUfH18P- tible de farder de la scorie et de l'air )rl;.1Ail" chaud sous une pression supérieure là pression i tr-.o8pJKsrlque dwi la ch&ubre de tournoiement qui est co4xiale h la c!1t"bre de combustion et qui est destinée. introduire le wdtanee d'air primaire et de parti- cules de eonbuatible susceptible de forcer de la scorie uni,gé d'un ±:ouv\t.ent de tournoiement dans une,extré'!d.t6 de la chambre de caabuntton OPf08,jO à son t\xt.r6Aitf de sortie de g(t!:
,un dispo- j
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iiittf pour introduire de l'air secondaire dans la uhawbre de coeo btiatlon tangentielle.tient ou en substance tangentiellement & 04 paroi circonferentielle afin de tournoyer dans cette chambre dans le mb,ae sens que l'air primaire et le combustible, et une sortie de la scorie fondue dans leu partie Inférieure de la o'taubre de oombuotion.
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L'air primaire qui entraîne les particules de combustible est habituellement introduit dans la chambre de
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tournoiwaent du brûleur gvmride vitofoo du aorte que leâ parti.. culon de ootnbuuttbie Un dent ;1 4ra projetées par caittrituct4tion vers ios parois de la c'm,br de tournoie aent du brûleur et de
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la chambre de combustion et sur la paroi de cette chambre qui
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tetid h se recouvrir d'une couche de coorio t'owiuo, de eronneu et lourdes particules de combustible 4 Uni dbrit la scorie et brûlant sous l'influence du Jet de gaz contenant de l'oxygène qui passe près de la scorie, Pour imprimer à 1#air,prî- maire les vitesses élevées nécessatresd on le comirlae initiale- ment à des pressions élevées.
Cornue' il faut empêcher l'air pri- .Mire chaud de traverser les différa ta dispositifs contenant du ct;Labustible en cours de réduction et/ou d'introduction dans la conduite d'a,.,ten e de combustible et dans la trémie, on utilise une charge de combustible élevée pour bloquer cet fictiapèeigent d'air et/ou on oblige le combustible à passer par un dispositif tel qu'un distributeur compartimenté rotatif ou 1)&r un autre dit* positif dejtaitclitiitê mécanique destinas empêcher l'air primaire de sortir à l'extérieur. Ceperidant, la charge de combustible néces-
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saire à cet effet peut être excessivement élevée et les exigence!
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d'4ta!.cht!it<$ du distributeeer de co-abuatible ou autre dispositif d$,?'taiichit4 peuvent être sévères.
L'invtntion a pour but de procurer un foyer cyclone da genre npCcifi4pdatit lequel l'air pri- maire exerce une pression relative en faible dans le systême d'ali.nentztton de co.abustlblit La présente itiveiti4on corapronu un foyer cyclone du genre
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lequel la c!1a.1It.lre de tour'lo!..nent. du brûleur est pourvue d'entrée servant k 1n\rortu'lrt l'un de l'autre de l'air primaire et du combustible destiné à ttre entratnd par l'air pri#u1rt, à travers la puroi oirconfrentieUe du bl.1t pr1.lAl\ln, ainsi que d'un dispositif servant z faire circuler la chvnbre un courant d'air tertiaire, à Ilintt4.rieir do l'itr maire toumoytrits LI lnven tion comprend égaleaent un brûleur pour un foyer cyclone du genre epCiflej, cosipr#ïant 'me c:
ILIIJt3re de t.ournvlo'<t"ot de seotion en substance circulaire, un conduit, destiné 1 Intro- duire de l'air prl:1tdro par une entrée dans la paroi circorité- rgvtiellt de la QhAl.1br. tangent1oUe-nont. à cette paroi fin de
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le faire tournoyer dans cette chambre. un conduit de combustible
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qui aboutit à une entrée dans la par?.1, circonréreritielle de la chambre de tourno1erl1ent qui est angulaireaent dt,cnlêe autour de laxe de cette Oha,nbre d'environ 90' et qui se trouve derrière
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l'entrée de combustible, et un dispositif pour introduire de l'Air tertiaire dans la chambre de tournoiement dans l'axe de
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cette ohaubre, L'invention sera décrite ci-aprbop titre deexenple, avec référence aux d.u1nll antiox-le, dans lesquels la F1e.l est une coupe longitudinale , en partie schématique,
d'un foyer cyclone monté dans une paroi d'un <ene- ratoir de vapeur et servant de dispositif de 0)uuffe la Fig. 2 est une vue en élévation de face du foyer cyclone de la M)!<1 la Fig,3 est une coupe transversale de la cha.abre de combustion suivant la ligne ni-m de la Fit;.3 ! la UC.4 est une oolipu longitudinale de la chambre de combustion suivant la ligne IV-IV de la t'ii;' la FI$95 est une vue en pion, en partie arruII6.,d.
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la chambre de combustion ;
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la Fig,6 est une coupe suivant la lllni VI-VI de la rie., la Plefl est une coupe suivant la ligne VU-VII de
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la '1S. ) et, la Fige$ est une vue en élévation d'un détail, prise oui* vant la ligne VIII-VIII de U Hg.3.
Dana les dessins, et en particulier sur la Ylg,,Iplo dits
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positif de chauffage pour un générateur de vapeur dont une partie
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seulement est représentée, (DlDpre.1d un foyer cyclone 10 ou plu-
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sieurs de ces foyers disposas côte z o8te,Le foyer cyclone ou i
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chacun d'eux, brûle du combustible solide broyé ou en grain$ tel
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que de la houille bitumeuse ou 8i..bitnllleuso.
Les produits de combustion du foyer cyclone pénètrent dans une chambre de combus.
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tion secondaire 11 contenant une volte réfléchissant la chaleur
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13, disposée de façon à dévier les produits de combustion vers
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le bas, et une grille arrêtant la scorie 13a, que les produits de combustion traversent ultérieurement en montant vers les parties supérieures du générateur (non représenté) qui contiennent des'
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surfaces de chauffage par conveotlon.
Conue le montrent en particulier les Figtel et 2, le
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foyer cyclone 10 comprend une chambre de combustion horizontal**
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ment allongée 14 de section en substance circulaire, la paroi 011''' culoire de la c..a'l1bre de combustion etatit foraine par un rideau de tubes étroitement espace in recouverts d'une couche de ma. tière r6tractaire, chaque tube allant du bas de la chambre de
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combustion latéralement vers l'extérieur, puis vera le haut et
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latéralement varw l'intérieur en doaii-oorole, le tube étant disposés art deux: rangées opposées pour former la paru! clroon- Nrentlellt.
Les deux rangées de tubes partent de collecteurs d'alimentation respectifs 16 qui eoimuniquent entre eux et toua le)! tubes d'une rang,4 ntnol que certa1tll tube de l'autre ran- rGa aboutissent h leurs extréiaitéo .tlp4rJ.ouru dans un collecteur j de décharge 17, les tubes restants, cornue décrit oi..oprh,... terminant } leurs extraites supèrleures dans un collecteur de ortie intermédiaire 21 raccordé par des tubes de Montre 2' au collecteur de décharge 17. Le foyer cyclone ent monté de façon que $on axe longitudinal fasse un petit 8n,,1o avec 1'l'Ortygntclt
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pour faciliter l'écoulement de la scorie tondue dans le foyer se-
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conduire.
La partie d'extrémité extérieure de la chambre de com- bustion et rétrécit troneoniqueaent vers l'extérieur, sa paroi étant formé* par un rideau de tubes circulaires tro1te#ent eapa" ces 18 cintrés à des diamètres respectivement différent)!, chaque tube étant raccordé à un collecteur d'alimentation 19 et à un tube démontre 20, ce dernier étant raccordé au collecteur de
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décharge 17. L'extrÓn1té extérieure de cette paroi présente une conicité, c'est-à-dire est moins verticale que le reste de la paroi.
Certains tubes de paroi 15 de la chambre de combustion
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mont cintrée tudi4lemetit vers l'extérieur d'un côte suivant une courbe développât sur la majeur* partis de la longueur de la oham- bre de corabuation partant de l'extraite intérieure de la partie conique de la chl\!:1bre. tandis que les tubes correspondant! situés de l'autre côté sont cintré* vers l'extérieur et sont ceux qui sont raccorda* au collecteur de sortie intermédiaire 21; les deux jeux de tube coopèrent pour former une entrée d'air secondaire
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axialeaent allongée 22.
Un conduit d'air principal 24 de section
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en eubstanct rectangulaire partant d'un ventilateur à tirage ' force,non représenté, se termine en une partie courbe de aeo- tion transversalement décroissante, débouchant dans l'entrée d'air secondaire 22.
La partie inférieure du conduit 24 est subdi- visée par des cloisons verticales en une série d'ouvertures cote à côte qui ,'étendant dans le sont longitudinal de la chambre de combustion et qui sont munies de registres respectifs pour com-
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mander les Yttentes des courants ,l'air secondaires passant par les ouvertures, l'air entrant s'écoulant toujours le long de la
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paroi de la ata,bra de combustion, L'extrÓ=lté intérieure de la chambre de coabustion 14 est en partie obturée par une paroi 70 refroidie par du fluide, comportant une sortie de gaz 71 ayant la force d'un col rentrant .
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72 concentrique lui l'axe de la cha'brt de combustion.
Un sortit de
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scorie 73 est Ménagée dans 1% paroi 70 a un endroit .lt4 en des- sous du col 72 pour décharger continuellement la scorie en fu-
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ai,art.La paroi 70 fait partie des parois refroidies par du fluide de la chambre de combustion secondaire 11.11 est clair que les tubes mentionnée plus haut entraînent du fluide dans un circuit à circulation naturelle du générateur de vapeur.
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Sur les Figs.l à 5, une chambre d'entrée d'air et de com- bustible ou brûleur 25 de section en substance circulaire et de diamètre inférieur à la chambre de combustion 14 est monté à l'extrémité extérieure de la chambre de combustion et s'ouvre
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coneentriqueraent dans celle-ci, la paroi cylindrique du brûleur étant formée par une tôle 26 garnie intérieurement sur la majeure partie de sa surface de blocs artïta'iziquaa reiiiplagables résistant à l'usure 27,
son extraite intérieure étant fixée par une bride 28 à l'extrémité de sortie de la chambre de combustion 14.La tôle cylindrique 26 est entourée par une tôle cylindrique 29 et un passage annulaire 30 formé entre les deux tôles reçoit de
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l'eau de refroidissement en circulation,ce passage cOI:
1J,lunlquant avec des raccords de tuyau d'entrée et de sortie 31 et 32 s'ou-
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vrant dans la tJ 1. 29o
L'extrémité extérieure du brûleur est normalement fer- mée par un couvercle circulaire 34 fixé par des écrou. 35 à des
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goujons filetés ciroonferentiellement espacés 36 soudés à la surface extérieure de l'extrémité extérieure de la tôle 26,Le cou- vérole 34 est supporté à pivot par une charnière comprenant des
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paires de pattes verticalement espacées et alignées 38 et 39 res" pectlvement fixées è la surface extérieure du couvercle 34 et
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à irt bUe cylindrique 29 et s'étendent latéralement , un pivot conuun 41 reliant les pattes 38 aux extraites de charnons ver- ticalement espaces et alignés 42,
un pivot commun 43 reliant les pattes 33 aux extrémités de chaman. verticalement alignés et espacés 44 et un pivot commun 45 reliant les autres extraites des chamonc 42 et 44 l'une à l'autre; chaque pair. de chômons 42 et
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est entretolode put une barre verticale 46 qui 0'4t#"d entre le chUMn. correspondants de la pair* et qui y si, fixée par soudure On peut ainsi accéder oomplhl'1lent. et rapidement la chambre 25 et inspecter, réparer ou remplacer les blocs d'usure y contenue en passant par le couvercle ..'IOn td sur charnier ., *,, La construction des ehbnueres permet un déplacement pure tnt axial du couvercle au début de son souvenant d'>uvertura t ; la fin de son mouvement:
de fermeture afin que le eounrch puisse ttre utilisé come support pour des parties in ttrieureIJ, til parti- culier pour la plaque 56 prúcite.
Une plaque circulaire 48 de diamètre lgcre.ent inférieur à la tdle cylindrique 26 est montre parallèlement au couvercle 34 et est décalée vers l'Intérieur de ce dernier, cette plaque étant fixée à la face intérieure du couvercle par une tôle an:1\1- laire axiale 49 et formant avec celle-ci et le couvercle 34 un patauge l, recevant de l'eau de refroidi use. mut d'un raccord de tuyau 52 qui 'ouvre dans le couvercle 1 leout4 fournie au passa* ge 51 passe ensuite par un tuyau 53 allant du passage 51 au rac- cord 31 du passage 30 et ensuite pur le passage 30 à la sortie 32.
Les conditions régnant dans le brûleur pendant le fonction-
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nem 1t peuvent être observées par un regard incliné vers le bas et vers l'intérieur 54 qui traverse de façon tanche le couver" cle 34 et la plaque 48. Pour satisfaire 11 la nécessité éventuel- le de brûler de l'huile ou du gaz, la partie centrale du couver. cle 34 est pourvue d'une ouverture munie d'un opercule 55 qui
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peut être enlevé pour introduire un brûleur a gaz ou à huile.
Le couvercle 34 est égalaient pourvu d'une plaque circu- laire 56 de diantre légèrement inférieurà celui de la tôle
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cylindrique 6, qui 'étend parallèlement au couvercle et à la plaque 48 et qui est décalée vers l'intérieur et percée d'un ori-
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fics central 57 concentrique au brûleur primaire 25 et est fix4o par des goujon 38 àla surface intérieure du couvercle, Le.raque le Couvercle est dans se position fermée ou active,la plaque 56
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divise l'espace situé dans 1.
brûleur primaire 25 pour forogr 1 chambre d'alimentation d'air tertiaire 25A et. une chambre de tournoiecent 258, L'air est introduit dans le* ch<'Mbfea 5A et 250 par un conduit horizontal 59 qui s'étend le long de la partie supérieure de la tôle cylindrique 26 et qui est subdivisé par une cloison verticale 61 formant, en fait,) un prolongement de la plaque 56 lorsque le couvercle est dans sa position fermée, en
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des conduits d'alimentation d'air tertiaire) et primnire S9A et 59B, respectivement ; ces conduits s'ouvrent en substance tan-
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gent'1elle;nent dans les chambres respectives 25A et 2B et fournit- sent de l'airchacune de ces chambres;
le conduit 59A .'étend ' sur presque toute la longueur de la chambre 25A et le conduit 59B s'étend environ sur les trois quarts de la longueur de la chambre 25B. L'air est amené aux conduits 59A, et 59B par un ven-
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tilateur h tirage forcé, non représenté, par l'lntor:AJd1alre d'un conduit de branchement, non représenté, raccordéune extrémité
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au conduit d'air principal 24 et à son extrô.:11té opposée au conduit 59.
COa1loe le montrent les Figes.3 et ,4, les blocs d'usure 27 ne garnissent que la partie de la plaque 26 formant la paroi cir- conférentielle de la chaubre 25B et sont fixés par des goujons et des écrousà la plaque 29. Chaque bloc d'usure s'étend sur toute la longueur de la chambre 25B et comporte une surface inté rleure un forme d'arc façonnée de façon que le bord avant (dans le sens du courant d'air primaire qui le balaye)du bloc s'étende
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radialeraent vers l'extérieur sur une distance légèrement supérieu- re au bord arrière du bloc procèdent.
Com-.te le montrent les igs.3, et 6, leu section$ utile. des conduits 59A et 59B peuvent être réglées, sans Modifier le positions des courants d'air entrant par rapportàla paroi cir-
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oonférentlelit des chambres 25A et 23B au moyen de registres 62A et 628è Chaque registre est -iionté sur tm axe 63 et peut tire ra C16 à la main le réglage s'effectue 4t4 moyen d'une cl4 à ra
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chet agissant sur un arbre 64 portant une vis sans fin z qui engrené une roue vie sans fin 66 contre sur l'extreaite ex- térieure de l'axe 63.
Du charbon , broyé ou en craint est Introduit par gravité à faible vitesse dans la région supérieure de la chambre 258 par une conduite verticale 67 dont l'axe est perpendiculaire ; à l'axe du conduit 59B et qui t'ouvre en substance tangentielle-
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ment dans la chambre 25Q à un endroit 81tud entre les extrdmitif du conduit 590 et clrcontJrent1eUlaent à une certaine distance de l'extrémité de décharge de ce conduit. L'extraite intérieure de la conduite 67 est engagée dans l'extraite supérieure d'un manchon cylindrique 68 qui traverse les plaques 26 et 29 et qui
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est soudi à celles-ci ;
la conduite 67 est soudée au xanohon 68 ' et son extrémité supérieure est pourvue d'une bride 69 destinée ' à tire réunie à un dispositif d'a11ment-t1on de charbon surélevé, non représenté, comprenant par exemple un broyeur à charbon à débit variable ou un distributeur de charbon en graina ou déjà
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broyé, du type i ttlbl1 flr. ;
Dans le fonctionnement du foyer cyclone, de l'air pré- ' chauffé est Introduit dans le conduit d'air principal 24à une
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pression positive élevée et est divisé en trois courants,l5 à 20 ,i de cet air étant utilisés coene, air primaire, 75 à 80% co=ie air secondaire et 3 à 5% C(!.11,t air tertiaire.
LJal1l11etitlotion d'air totale est de préférence comprise entre 105 et 115% de
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celle qui est théoriquenmt requise pour une combustion complète.
L'air primaire pénètre tangeitielleaent dans la chiuuljre 2;&B du brdltour 25 en un courant u.1E1le:uent allongé et 11 gronde vitesse et tournoie autour de l'axe de cette chambre au-dessus de et px . roi c1ro..wfôraÜtd1e, tatdlc que Je chapon broyé dans la cham- bre 25B,eyant 1 l'entrée le méze sens de rotation autour de Taxe de la cimbre que l'air priNIre witrtnt Mtia une vitesse conaid<'r<<b'Let9<r t lnrr1f'ure la vitesse de l'tir primaire en- triait* fin inéme trpa, le courant d'air tertiaire fourni par le conduit 59A A la ch&#bre 25A du brûleur 25 tournoie dans la ogham-
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bre 25A et, tout en continuant & tournoyer, traverse l'orifice 57 pour pénétrer dans la chambre 25B.
Pont des conditions de fonctionnement sous une charge maximum continue, la pression de l'air primaire qui passe dans le conduit 59B cet habituelle* ment d'environ 35 pouces (89 cm) de colonne d'eau tandis que la pression de l'air primaire tournoyant le long et tout près de la
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paroi oiroonfdrneitelle de la chambre 258 eat d'environ 15 pouces (38 et:)) de colonne d'eau par suite de la chute de pression eau sés par le passage dans le conduit 59B et l'entrée dans la chai/,* bre 2$B.
Les pressions de l'air tertiaire qui pénètre dans le conduit 59A et tournoie dans la chambre 25A sont en substance égales b. celles de l'air primaire des endroits correspondants,
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c$est-à-dire k l'entrée du conduit 59B et (dons la chambre 25B# et l'air tertiaire a une pression d'env1rqnlO pouces (2,4 cra) de colonne d'eau à l'entrée de la chambre 25B, par suite de la chute de pression causée par le passage dane l'orifice 57.
La pression régnant au manchon 68 qui tend entraîner de l'air primaire
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chaud dans le dispositif d'alimentation <Je charbon est au max1111W4 de 15 pouces (38 cm) de colonne d'eau et le passage de l'air peut donc être empêché en pratique par une charge de charbon relati- veulent réduite dans une trémie du dispositif d'alimentation de
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charbon sans nécessiter des dispositifs servant t. unlqu,ruen à étbblir un joint d'6tanoh\ltJ empêchant l'air primaire de sortir par la Ironie.
Une diainution de la charge de combustible requise pour arrêter la sortie de l'air primaire par le dispositif d'ali* mentation de charbon permet de dh1J.nuer de façon correspondante l'encombrement de la trêmie à charbon ce qui diminue les trals de construction.
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L'introduction du combustible par gravité1 dans la chaN" bre 25B à une vitesse cnlldrbleent inférieure là vitesse de l'air primaire entrant a pour effet de réduire conalr1&rble.. mont l'usure de la chambre 25B et en particulier les blocs 27 y contenus.
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Lorsque les courants d'air frimaire et tertiaire et le
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combustible tout introduit. ooaust décrit dans les ooapartitnentw de la ehtnabre 25# lee particules de combustible entrante cent entraînées et avancent axialeent avec le courant d'air praire tournoyant dans lot chembre Z50 vers h chambre de combustion Il*,,, tandis que l'air tertiaire tournoyant puee par la partis "-"n- trille de la chambre 25B axialement: et rhd1aleent l'intérieur du courut tournoyant d'air primaire et de cornuuatiblll qui pénh- tre dàtto la chambre de ooc'bm'tl.on U.
Le wdlbnge demlr primaire et de OOtAbuH1bla J6nut.rt dans la chambrer de combustion 14 en un courant tournoyant datit le sens des aiguilles d'une montre, vu dans le sent de son avancement axial, le noyau intérieur d'tir tertiaire pénétrant dans la ohMtbre en tournoyant dans le &<ue 1101.', Le courtmts d'air grande vitesse d6ohar... gain par les luàiihrto d'air secondaire* 11 p#n?Jtrent. taH.nt1.11... ment dans la cheubre do combustion 14 dans le .a.". toi%# de rota.
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tien autour de l'axe de la chambre de combustion et initiale-
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ment du côté* rad1a1emen extérieur du courait d'air l'ril1la1re.t.
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de combustible tournoyant.
Comme la combustion progresse rapide-
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usent , il ou produit un mél6.f1I:o progrenlt des c urants d'air secondaires avec le courant enferma d'air prir-aire et de 00111\)\18- tiblet La combustion progresse z une allure suffisante pour main. tenir (tAla la eliaii.bre de ooU1busUon,aur une large garnie de fonot1onn.ltumt" une température nwytrmi noroît en substance supérieure 11 température de fusion des cendres du combustible.
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Dans ces conditions de combustion, les cendres contenue! dans le combustible fondent rigidement et,par suite de l'effet de
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centrifugation exerce sur ces cendrtse les paroi de la ohnbre de combustion no recouvrent rakidemexit d'une pellicule de scorie fondue qui adhbrt à la face intérieure rfruc taire des parois d
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et tome une surface poisseuse contre laquelle les particule*
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do combustible sont projetées et à laquelle elles adhèrent,
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Le courant de Cas suit un trajet hélicoïdal vers la région
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annulaire 74 adjacente à la paroi 70 et radialement vers l'exté- rieur de l'orifice de ortie 71 et inverse son sens axial dans la région de la sortit de gaz 71. Le renversement de la circula- tion des gax sépare les particules de scorie du courant de fais L'air tertiaire introduit dans le brûleur 25 comte décrit pénè- tre dans la chambre de combustion 14 et contacte de fin.. parti cules de charbon y contenues qui peuvent s'infiltrer en direc- tion de l'axe de la chambre de combustion puisque la force
cen- trifuge qui t'exerce sur ces particules est faible, et assure - leur combustion ) de plue, l'air tertiaire empêche les particules en combustion de reelrouler daim la chambre 25B, empêchant ainsi toute détérioration par surchauffe ou combustion des par. tien de cette chambre. La scorie fondue résultant de la combus- tien se décharge Continuellement par la sortie 73 dans la cham- bre de combustion secondaire 11, pour passer de cette chambre dans un réservoir b scorie sous-jacent, non représenté.Les gaz déchargés par la sortie 71 contiennent peu ou pas du tout de combustible, la combustion étant est substance complète dans la chambre de combustion.