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" Procéda de combustion d'ordure. ménagère 8 et d'autre* com- buatibles de moindre valeur dans des installation. de chau- dières à vapeur et dispositif pour son application",
La présente invention concerne un procédé de combus- tion d'ordures ménagères et d'autres Combustibles de moindre valeur, de valeur calorifique variable dans des installation. de chaudières à vapeur, dans lesquelles simultanément à la combustion des ordures un autre processus de combustion est effectué avec un combustible de grande valeur, ainsi qu'une installation de chaudières à vapeur pour l'exécution de ce procède.
On sait que l'on rencontre des difficultés dune des foyers de chaudières à vapeur pour combustion d'ordu- res ménagères ou autres combustibles de moindre valeur, étant
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donne que ces combustibles sont d'une nature variable et pré- sentent pur suite des propriétés de combustion différentes.
Etant donné que suivant l'expérience la quantité de combustible introduite ne peut pas être adaptée à la nature variable des combustibles, il s'ensuit que l'installation de chaudières à vapeur ne peut jamais être exploitée d'une manière continue sous la charge nominale;
en particulier, dans de Grandes installa- tions qui sont calculées pour dos paramètres de vapeur élevée, il s'ensuit une mauvaise utilisation de la capacité calculée pour la puissance nominale et, pur suite, une mauvaise exploita- tion du capital investi,
Pour l'égalisation de ces fluctuations il est connu de recourir à des combustions additionnelles dites d'ap- point sous forme de brûleurs pour un combustible liquide ou ga- eux de puissance calorifique élevée ou bien pour du charbon pul- vérisé. Ces brûleurs sont prévus dans divers endroits des pa- rois du foyer des ordures ménagères.
Du fait que la fumme de ces brûleurs et les gaz de combustion qui en résultent ont des températures bien supérieures à celles de la combustion des ordures ménagères, il se produit des irrégularités locales dans le régime thermique du foyer, ce qui affecte la transmission de la chaleur vers les surfaces de chauffe de la chaudière qui seront sollicitées de manière non rationnelle. On a tenté d'écarter ces inconvénients en modifiant l'emplacement des brûleurs d'appoint et en les dotant de dispositifs de réglage depuis l'extérieur; Malgré cela, on n'a pas réussi à assurer l'homogénéité du régime thermique et par conséquent de la transmission de la chaleur dans la totalité du foyer de combustion des ordures ménagères,
La présente invention vise A supprimer cet inconvénient.
Le procédé conforme à l'invention est caractérise on ce que le processus de conbusti on du combustible de grande
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valeur est amorcé en un second endroit sépare spatialement du premier endroit, servant à la combustion des ordures avec une protection efficace en ce qui concerne la chaleur radiante, puis en ce que les gaz chaude du processus de combustion du second en- droit sont mélangés de manière continuelle et uniformément avec les gaz de combustion du processus de combustion au premier en- droit, le mélange s'effectuant en un troisième endroit distant du premier et du second endroit, et en ce que, par réglage du processus de combustion au second endroit,
on obtient un courant total de gaz ayant des propriétés thermiques homogènes prédéter- minées en produisant par conséquent une charge thermique réguliè- re de la chaudière.
L'invention s'étend à un dispositif pour l'exé- cution de ce procédé, caractérisé par la disposition d'au moins un moufle de combustion dans les parois de la chambre de foyer au-dessus de la grille de combustion des ordures et en aval dans la direction d'écoulement des gaz de combustion et doté d'un dis- positif de réglage pour contrôler le processus de combustion dans le moufle de combustion.
Le moufle sert pour la combustion du combustible auxiliaire de haute puissance calorifique, sa con- struction étant conçue de façon qu'il assure une rétention prati- quement totale du rayonnement thermique vers le foyar pour la combustion des ordures ainsi que)par suite de la combustion du combustible auxiliaire dans le moufle,il n'en résulte que des gaz chauds de combustion, Du fait que ces gaz chauds se mélan- gent avec les gaz de combustion des ordures ménagères dans le foyer, on a la possibilité d'obtenir dans ce dernier, un régime thermique homogène avec des paramètres prédéterminés,
comme cela est recherché par le procédé de l'invention. La séparation stricte recherchée selon l'invention entre la combustion des ordu- res dans le foyer et la production de gaz chauds dans le ou les
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moufles de combustion est indispensable pour cela, de mime que la possibilité de contrôler la quantité, la nature et les pro- priétés des gaz chaude par des dispositifs appropriés.
Le contrôle du processus de combustion dans le moufle est commandé en vue d'obtenir dans le foyer d'une manière uniforme les conditions ayant servi de base pour l'étude et le calcul de l'installation de chaudières.
Le régime thermique uniformedans le foyer doit subsister même si, au cours du fonctionnement,il y a varia- tion du rapport quantitatif des ordures et du combustible supplé. menraire qui est utilisé dans les moufles pour la production des gaz chauds additionnels, Par suite de l'effet combiné de la disposition séparée de la combustion des ordures et de la produc- tion de gaz chauds additionnels, ainsi que de la protection du rayonnement thermique du ou des moufles et du mélange continu de gaz de combustion et de gaz chauds en un troisième endroit, puis par le réglage de la production de gaz chauds, il est possible de maintenir constantes d'une manière idéale les conditions de transmission thermique dans la chaudière à vapeur pendant toute la durée du service, à des valeurs d'exploitation réglées et prédéterminées,
qui correspondent à l'économie optimale, ce qui représente un avantage important, tant pour la détermination des dimensions de l'installation de chaudières à vapeur, que pour son exploitation,
Au surplus, dans un cas extrême, à savoir lors. que les ordures font complètement défaut, on a la possibilité de faire fonctionner l'installation de chaudières à vapeur rien qu'avec le combustible supplémentaire, en assurant la continuité de la production de vapeur ce qui est essentiel pour certaines exploitations importantes, telles que par exemple des centrales de production d'énergie.
L'invention est expliquée avec plus de détails
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à titre d'exemple non limitatif à l'aide du dessin annexa, - La figure 1 est une coupe d'une installa- tion de chaudières à vapeur comportant uns installation de combustion d'ordures, @ La figure 2 est une coupe de la chambre de combustion d'ordures suivant la ligne et les flèche* Il II de la figure 1. ,
La figure 1 représente l'installation de chaudières a vapeur avec l'installation de combustion d'ordures ménagères,
On n'a représenta que les surfaces de chauffe 1 et a de la chaudière* Les surfaces de chauffe 1 fonction- nent comme surfaces de chauffe à radiation a l'intérieur de la chambre 16, qui est en aval du foyer d'ordures ménagères ? et des ouvertures 10 dans le cens d'écoulement des gaz de combustion.
La surface de chauffe 2 est disposée dans le trajet de descente des gaz de combustion, dont l'évacuation se fait en 3 dans une cheminée non représentée, L'élimination continue ou périodique des cendres volantes se fait en 4. La grille de séchage préalable 6 et la grille de combustion 7 sont montées dans le foyer d'ordures 5 Une chute murée 11 est prévue entre les deux grilles, Les scories et les parties incombustibles des ordures sont évacuées de la façon connue en 8 Un groupe 9 non représenté fournit l'air de séchage et l'air de combustion nécessaires pour les grilles 6 et 7.
Au-dessus de la grille 7 se trouvent, dans les parois latéra- les, les ouvertures 10 qui Etablissent la communication entre le moufle 14 ou 15 et la chambre de combustion Les ordures destinées à tire brûlées sont déversées dans le puits d'introduction 12, L'installation de chaudières à vapeur et l'installation de combustion d'ordures se trouvent A l'intérieur d'un massif de maçonnerie 13 comme représenté à la figure 1.
La figure 2 est une coupe suivant la ligne II- II de la
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figura 1 vue dans la direction des fléchie. Les deux moufles 14 ot 15 sont disposas sur lue cotés du foyer ? de com- bustion des ordures, La grille de combustion 7 est placé* au-dessous des deux moufles 14 et 15.
La surface de chauffe par rayonnement 1 et sa pièce de réflexion 17 sont repré- entées en élévation latérale au-dessus des moufles de coin bustion dans la chambre 16. On peut éculement voir la surfa- ce de chauffe 2, Des brûleurs appropriée 141 - 151, des dispositifs d'amende d'air 142- 152 et des buses d'injec- tion d'eau 143- 153 sont disposés dans les moufles 14 et 15. Zoos brûleurs 141 151 peuvent être étudiée au choix pour des combustibles liquides, solides (charbon pulvérise) ou gâteux.
La figure 2 montre en outre que les moufles sont d'une longueur adéquate pour assurer le développement des flammes brûlant dans les moufles et qu'ils présentent en outre un rétrécissement dans la direction des ouvertures 10, Cette conformation des moufles assure la rétention de la chaleur radiante par rapport à la chambre de combustion 5 des ordures,
L'installation de l'invention décrite ci- dessus fonctionne comme suit.
Les ordures déversées dans le puits de charge- ment 12 de la figure 1 parviennent sur la grille de séchage préalable 6 et sont soumises à un séchage préliminaire au moyen d'air chaud qui est fourni par un groupe 9 approprié non représenté. Comme agent de séchage préalable, on peut aussi utiliser des gas de combustion chauds ramenés par le groupe 9.
Les ordures ayant subi le séchage préliminaire glissent en tombant le long du mur de chute 11 sur la grille de combustion proprement dite 7. L'air de combustion est amené sous la grille 7 par le groupe 9 non représenté; il y a possibilité d'in- troduire encore de l'air secondaire à des endroits appropriés
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dans la cham@re de foyer 5 de combustion des ordures, Ceci n'est pas représenté en particulier sur le dessin,
La flèche de la figure 2 indique le cours de passage des gaz de com- bustion qui sont produite par le processus de combustion au premier endroit 7. Les gaz chauds du processus de combustion produits au second endroit 14f 15 entrent par les ouvertures 10 séparées spatialement du premier endroit et protégées par écran quant au rayonnement dans la chambre de combustion d'or- dures 5, ce qui est représenté par les flèches supérieures et se mélangent au troisième endroit 16, se trouvant à distance du premier et du second endroits avec les gaz de combustion d'une façon continue irrégulière,
La rétention de la chaleur radiante ainsi que le fait que les ordures boulant sur la grille 7 ne sont pas touchées par les gaz chaude qui sortent des ouvertures 10,
évitent une influence superficielle nuisible sur les ordure@ en cours de combustion, comme par exemple la formation de croûtes.
Dans le cas externe, lorsqu'il n'y a pas d'ordures, les gaz chauds ne peuvent également pas atteindre la grille 7 dépour- vus d'ordures et la porter à trop haute température. Ceci assu- re une plus grande longévité de la grille 7.
Un réglage de la production des gaz chaude est en outre effectué dans les moufles de combustion 14 et 15.
Ceci se fait par commande de l'amende de combustible aux brûleurs 141 - 151, de l'amande d'air aux dispositifs 142 - 152. de l'amenée d'eau aux buses d'injection d'eau 143 - 153. La comman- de est effectuée en dépendance des paramètres caractéristiques de la combustion des ordures, comme par exemple la température, la teneur en oxygène et la teneur en humidité. Par ce réglage et par la mélange des gaz, on maintient une charge thermique prédéterminée et uniforme des surfaces de chauffe 1, 2 de la chaudière à vapeur.
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\ Dans ce qui suit on explique brident la manière dont ce réglage est effectué. Les dispositifs de com- mande et dispositifs de mesure utilisés à cet ef feront connus et @@ mont dons pas spécialement décrits Les son@@ de sesure ne sont pas représentées aux figures 1 et 2,
Les températures, mesurées dans 1 partie su- périeure du tirage ascendant, ce que l'on indique t@@èvement comme étant au-dessus de la surface de chauffe 1, fais dans le carneau de tirage de gaz de fume 3, ainsi que l'ression de la chaudière agissent comme grandeurs de mesure su la quantité de combustible en 141 et 151, Lorsque la tempé ture s'élève au-dessus d'une valeur maximale prédéterminée,
l'année de com. bustible est étranglée, En présence d'une différent de tempéra- ture résultant de l'augmentation correspondant à unès grand prélèvement de vapeur, l'amende de combustible est au@@entée, de mime qu'en présence d'une variation de la pression d@la chau- dière par rapport à la valeur maximale prédéterminée.
Les teneurs en oxygène, mesurées au-de us de la grille de combustion 7 des ordures, au-dessus de la urface de chauffe 1 et dans les moufles 14, 15 agissent ce @e grandejurs de mesure sur l'amenée d'air en 142-152, lo que le coefficient d'excès d'air monte ou baisse à la surfac@de chauffee 1, l'amenée d'air est diminuée ou augmentée en 42, 152.
La combustion dans les moufles 14, 15 est adaptée à l'combus- tion sur la grille de combustion d'ordures 7 du fait d diffé- rences de la teneur on oxygène entre les points de mesur à la surface de chauffe 1 et au-dessus de la grille 7, ai i que dans les moufles 14, 15 et au-dessus de la grille 7. L'ame- née d'air en 142 - 152 est réduite ou augmentée du fait 'une valeur positive ou négative de la différence formée. Les teneur. en humidité mesurées au-dessus de la grille 7 et au-de us de la surface de chauffe 1 agissent sur l'injection d'eauen
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R U tomi* m hu<$4 11 ,,11 la surfait dt thautt. 1, , l'inJeotion d tau est étranglés, in ptê..not <*fune valeur positive 4. 1& différence 4t 16 teneur en humidité dam la surface de chauffe 1 et dans la grille 1. 4'inj<otiM 4 et augmentée. Ce schéma de réglage ne représente qu'un
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axaenpla possible, On peut aussi utiliser d'autres schémas de réglage connue.
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.A.'IIDIOAfXOU8.- 1.** rao4d de combustion du as ménagères et dtautt'ea combustible* de moindre valeur if .f calôriti. qy.1I8 variable dans des installation de chaudières vapeur, dans lesquelles 81INltMt1"nt à la OOfIbut100 des ordures va autre proceaaut der combustion est a'eotu avec un combustible de puis- ' aanoas calorifique élevée caractérisé en et que le processus do combustion avec le coasbuat1W.. de puissance calorifique ilordi *et amorcé en un second endroit séparé apattalomnt du premier endroit servant , la combustion des ordures et pourvu 4... ri- 'a3.o de la chaleur radiante, puis en ce que les sa. chaude du processus de combustion du second endroit sont mélangés en conte nu et uniformément aux gai de combustion du processus de combus.
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tion au premier endroit en un troisième endroit distant du, premier
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et du second endroit, et que par réglage du processus de com. bustion au second endroit, on obtient un courant total de gai
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ayant des propriétés thermiques prédéterminées en vue d'assurer
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"Method of combustion of household refuse 8 and other * combustible materials of lesser value in installations. Of steam boilers and apparatus for its application",
The present invention relates to a process for the combustion of household refuse and other lower value fuels of varying calorific value in installations. steam boilers, in which simultaneously with the combustion of garbage another combustion process is carried out with high-value fuel, as well as an installation of steam boilers for the execution of this process.
It is known that one encounters difficulties in one of the stoves of steam boilers for combustion of household waste or other fuels of lesser value, being
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gives that these fuels are of a variable nature and consequently present different combustion properties.
Since, according to experience, the quantity of fuel introduced cannot be adapted to the variable nature of the fuels, it follows that the installation of steam boilers can never be operated continuously under the nominal load. ;
in particular, in Large installations which are calculated for high steam parameters, this results in a misuse of the capacity calculated for the nominal power and, as a result, a misuse of the invested capital,
For the equalization of these fluctuations, it is known to have recourse to additional so-called auxiliary combustions in the form of burners for a liquid fuel or gasoline of high calorific power or else for pulverized coal. These burners are provided in various places in the walls of the household refuse fireplace.
Due to the fact that the smoke from these burners and the resulting combustion gases have temperatures much higher than those of household refuse combustion, local irregularities occur in the thermal regime of the fireplace, which affects the transmission of heat. heat towards the heating surfaces of the boiler which will be called upon in an unreasonable manner. An attempt has been made to overcome these drawbacks by modifying the location of the auxiliary burners and providing them with adjustment devices from the outside; Despite this, we have not succeeded in ensuring the homogeneity of the thermal regime and consequently of the transmission of heat throughout the household waste combustion chamber,
The present invention aims to eliminate this drawback.
The process according to the invention is characterized by the fact that the fuel combustion process of large
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value is initiated in a second place spatially separated from the first place, serving for the combustion of garbage with effective protection from radiant heat, and then in that the hot gases from the combustion process of the second place are mixed from continuously and uniformly with the combustion gases of the combustion process at the first place, mixing taking place at a third place distant from the first and second place, and in that, by adjusting the combustion process at the second place ,
a total stream of gas having predetermined homogeneous thermal properties is obtained thereby producing a steady heat load on the boiler.
The invention extends to a device for carrying out this method, characterized by the arrangement of at least one combustion muffle in the walls of the firebox above the refuse combustion grate and downstream in the direction of flow of the combustion gases and provided with a control device for controlling the combustion process in the combustion muffle.
The muffle is used for the combustion of the auxiliary fuel of high calorific power, its construction being designed in such a way that it assures a practically total retention of the thermal radiation towards the furnace for the combustion of the refuse as well as) as a result of the combustion. combustion of the auxiliary fuel in the muffle, only hot combustion gases result. Because these hot gases mix with the combustion gases of the household refuse in the furnace, it is possible to obtain in the latter, a homogeneous thermal regime with predetermined parameters,
as is sought by the method of the invention. The strict separation sought according to the invention between the combustion of the refuse in the hearth and the production of hot gas in the
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Combustion muffles are essential for this, as is the possibility of controlling the quantity, nature and properties of the hot gases by appropriate devices.
The control of the combustion process in the muffle is controlled with a view to obtaining in the hearth in a uniform manner the conditions that served as the basis for the study and calculation of the installation of boilers.
The uniform thermal regime in the fireplace must be maintained even if, during operation, there is a change in the quantity ratio of refuse and supplemental fuel. which is used in the muffles for the production of additional hot gases, As a result of the combined effect of the separate disposal of the garbage combustion and the production of additional hot gases, as well as the protection of thermal radiation of the muffle (s) and the continuous mixture of combustion and hot gases in a third place, and then by adjusting the production of hot gases, it is possible to keep constant in an ideal manner the conditions of heat transfer in the steam boiler during the entire period of service, at set and predetermined operating values,
which correspond to the optimum economy, which represents an important advantage, both for determining the dimensions of the installation of steam boilers, and for its operation,
Moreover, in an extreme case, namely during. as there is no garbage, it is possible to run the steam boiler installation with just the additional fuel, ensuring the continuity of steam production which is essential for some important operations, such as by example of power plants.
The invention is explained in more detail
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by way of non-limiting example with the aid of the accompanying drawing, - Figure 1 is a section of a steam boiler installation comprising a waste combustion installation, @ Figure 2 is a section of the garbage combustion chamber following the line and the arrows * II II in figure 1.,
Figure 1 shows the installation of steam boilers with the installation of combustion of household waste,
Only the heating surfaces 1 and a of the boiler have been shown * The heating surfaces 1 function as radiation heating surfaces inside the chamber 16, which is downstream from the household refuse hearth ? and openings 10 in the flue gas flow channel.
The heating surface 2 is arranged in the descent path of the combustion gases, the evacuation of which takes place at 3 in a chimney not shown. The continuous or periodic elimination of the fly ash takes place at 4. The pre-drying grid 6 and the combustion grate 7 are mounted in the garbage hearth 5 A walled chute 11 is provided between the two grates, The slag and the incombustible parts of the garbage are evacuated in the known manner at 8 A group 9 not shown provides the the drying air and combustion air required for grates 6 and 7.
Above the grate 7 are, in the side walls, the openings 10 which establish the communication between the muffle 14 or 15 and the combustion chamber. The waste intended for burnt taffy is poured into the inlet well 12 The installation of steam boilers and the installation of waste combustion are located inside a masonry block 13 as shown in figure 1.
Figure 2 is a section along the line II-II of the
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1 seen in the direction of inflected. The two mittens 14 ot 15 are arranged on the sides of the fireplace? combustion grate, The combustion grate 7 is placed * below the two muffles 14 and 15.
The radiant heating surface 1 and its reflection piece 17 are shown in side elevation above the bustion corner muffles in chamber 16. One can see the heating surface 2, Suitable burners 141 - 151, air amending devices 142-152 and water injection nozzles 143-153 are arranged in muffles 14 and 15. Zoos burners 141 151 can be optionally designed for liquid fuels, solid (pulverized coal) or pasty.
Figure 2 further shows that the mittens are of adequate length to ensure the development of the burning flames in the mittens and that they furthermore exhibit a narrowing in the direction of the openings 10. This conformation of the mittens ensures the retention of the radiant heat in relation to the garbage combustion chamber 5,
The installation of the invention described above operates as follows.
The refuse discharged into the loading well 12 of FIG. 1 arrives on the pre-drying rack 6 and is subjected to preliminary drying by means of hot air which is supplied by a suitable group 9, not shown. As pre-drying agent, it is also possible to use hot combustion gases brought in by group 9.
The garbage which has undergone the preliminary drying slips, falling along the chute wall 11, onto the combustion grate proper 7. The combustion air is brought under the grate 7 by the group 9, not shown; there is the possibility of introducing further secondary air at suitable places
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in the firebox 5 for combustion of garbage, This is not shown in particular in the drawing,
The arrow in Fig. 2 indicates the passage course of the combustion gases which are produced by the combustion process at the first location 7. The hot combustion process gases produced at the second location 14f enter through the spatially separated openings 10. from the first place and shielded from radiation in the garbage combustion chamber 5, which is represented by the upper arrows and mix in the third place 16, located at a distance from the first and second places with the combustion gas in a continuous irregular fashion,
The retention of radiant heat as well as the fact that the rubbish rolling on the grid 7 is not affected by the hot gases which come out of the openings 10,
prevent a harmful surface influence on the burning refuse, such as the formation of scabs.
In the external case, when there is no garbage, the hot gases also cannot reach the grid 7 devoid of garbage and bring it to too high a temperature. This ensures a greater longevity of the grid 7.
In addition, the hot gas production is adjusted in the combustion muffles 14 and 15.
This is done by controlling the fuel fine at the burners 141 - 151, the air intake at devices 142 - 152. and the water supply to the water injection nozzles 143 - 153. The The control is carried out in dependence on the characteristic parameters of the combustion of the refuse, such as for example the temperature, the oxygen content and the moisture content. By this adjustment and by mixing the gases, a predetermined and uniform heat load is maintained on the heating surfaces 1, 2 of the steam boiler.
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\ In what follows we explain how this setting is made. The control devices and measuring devices used for this purpose will be known and not specially described. The sounds are not shown in Figures 1 and 2,
The temperatures, measured in the upper part of the upward draft, which is indicated completely as being above the heating surface 1, do in the flue gas draft flue 3, as well as the pressure of the boiler act as measurement variables on the quantity of fuel in 141 and 151, When the temperature rises above a predetermined maximum value,
the year of com. fuel is strangled. In the presence of a temperature difference resulting from the increase corresponding to a very large sample of steam, the fuel fine is increased, as well as in the presence of a variation of the vapor. boiler pressure in relation to the predetermined maximum value.
The oxygen contents, measured above the waste combustion grate 7, above the heating surface 1 and in the muffles 14, 15 act in this large measuring room on the air supply in 142-152, where the coefficient of excess air rises or falls at the heated surface 1, the air supply is reduced or increased at 42, 152.
The combustion in the muffles 14, 15 is adapted to the combustion on the refuse combustion grate 7 due to the differences in the oxygen content between the measuring points on the heating surface 1 and on the other. above the grid 7, as well as in the muffles 14, 15 and above the grid 7. The air supply at 142 - 152 is reduced or increased due to a positive or negative value of the air. difference formed. The content. in humidity measured above the grid 7 and above the heating surface 1 act on the water injection
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R U tomi * m hu <$ 4 11 ,, 11 overrated her dt thautt. 1,, the injection of tau is throttled, in ptê..not <* f a positive value 4. 1 & difference 4t 16 moisture content in the heating surface 1 and in the grid 1. 4'inj <otiM 4 and increased . This adjustment diagram only represents a
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axaenpla possible, One can also use other known tuning schemes.
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.A.'IIDIOAfXOU8.- 1. ** rao4d of combustion of household as and other fuel * of lesser value if .f calôriti. qy.1I8 variable in installations of steam boilers, in which 81INltMt1 "nt at the OOfIbut100 of the garbage will another combustion process is obtained with a fuel of high calorific power characterized in and that the combustion process with the coasbuat1W .. of heat output ilordi * and started in a second separate place apattalomnt from the first serving place, the combustion of garbage and provided 4 ... ri- 'a3.o with radiant heat, then in that the hot sa. of the combustion process of the second place are mixed in content and uniformly with the combustion gates of the combustion process.
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tion at the first place in a third place distant from the first
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and from the second place, and that by setting the process of com. bustion in the second place, we get a total flow of gay
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having predetermined thermal properties in order to ensure
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