Procédé de combustion et appareil pour sa réalisation. La présente invention comprend un pro cédé de combustion au moins partielle de combustible solide, caractérisé par le fait que l'on utilise la gravité pour l'alimentation automatique d'un foyer par une mince cou che de combustible, et que l'on produit un déplacement relatif entre la zone en ignition et la masse des produits brûlés.
On peut ainsi n'enlever cette masse de produits brûlés qu'à de grands intervalles de temps.
L'invention comprend également un ap pareil pour la réalisation du procédé. Cet appareil est caractérisé par une rampe d'é coulement du combustible, par des moyens permettant l'alimentation du foyer par une mince couche de combustible, et par des moyens produisant un déplacement relatif entre la zone en ignition et la masse des pro duits brûlés.
Dans une forme d'exécution particulière du procédé, on déplace graduellement du bas vers le haut du foyer, la zone en ignition, de façon à laisser en place la masse des mâchefers.
Une forme d'exécution de l'appareil que comprend l'invention permet la réalisation de cette forme d'exécution du procédé. D'après cette forme d'exécution, l'appareil est carac térisé par le fait que la rampe d'écoulement du combustible est pourvue, pour l'entrée d'air primaire, de fentes étagées munies de vannes qui sont destinées à être ouvertes suc cessivement du bas vers le haut, l'introduc tion d'air par les fentes inférieures cessant lorsque le mâchefer a totalement remplacé le charbon en: face d'elles.
Une variante de l'appareil comporte une aire inclinée plane sur laquelle se déplacent, au sein du charbon et du bas vers le haut, une ou plusieurs buses d'insufflation d'air.
Dans une deuxième forme d'exécution du procédé, la zone en ignition reste fixe et l'on éloigne progressivement, du haut vers le bas, le bloc de cendres et mâchefers produits. Pour la réalisation de cette forme d'exé cution, une variante de l'appareil selon l'in vention comporte une buse d'arrivée d'air fixe en haut de la rampe inclinée, et un bouclier de retenue des cendres et mâchefers mobile sur cette rampe.
La commande de l'ouverture et de la fer meture des fentes d'injection d'air primaire, ou du mouvement des buses, ou du mouve ment du bouclier de retenue des mâchefers est de préférence opérée automatiquement au moyen de dispositifs à cellule photo électrique, ou à thermostat ou équivalent.
Dans tous les cas, on peut employer, au lieu d'air forcé, de l'air froid ou de l'air chaud prélevé dans l'appareil même, de ma nière à éviter l'emploi de force motrice tout en obtenant une augmentation de tempéra ture du foyer facilitant la formation des mâchefers et la production du gaz.
Les fig. 1 et 2 du dessin annexé mon trent, à titre d'exemples et en coupe verticale schématique, deux formes d'exécution de l'ap pareil que comprend l'invention.
Dans l'appareil de la fig. 1, une trémie T contient le combustible qui, par un seuil réglable S, peut s'écoqler sur une aire incli née A. Celle-ci présente cinq fentes d'insuf flation 0' à 0" alimentées en air primaire par une même boîte à vent V.
Au début, Ol est seul ouvert et l'allumage est fait à la partie basse du foyer.
Pour obtenir la gazéification du combus tible et la formation de mâchefers compacts, on réalise une température élevée soit par tirage actif ou forcé, soit de préférence en employant de l'air primaire préalablement chauffé dans l'appareil de combustion lui- même, ce qui ne nuit pas au rendement puis que les calories prélevées sont réintégrées, et ce qui évite l'emploi de force motrice.
Le charbon qui brûle en face de 0' dégage des gaz qui seront utilisés plus loin après ad jonction d'air secondaire, sur un empilage par exemple,, et forme des mâchefers qui se tassent sous la poussée de la veine de charbon, cette veine s'alimentant par gravité depuis la trémie T. Le mâchefer restant en place, cette première zone devient alors inactive, l'orifice 0' se ferme et l'orifice 0' s'ouvre de la manière qui sera expliquée plus loin. La zone en ignition va donc se trouver en face de 0'.
Le charbon continuera à alimenter le foyer en face de 0', jusqu'à ce que 03 s'ou vre, la zone 0' devenant inactive, et ainsi de suite jusqu'à ce que la zone en ignition soit en 0', toujours alimentée par la trémie, l'aire étant alors couverte de mâchefer sur toute la partie inférieure.
A ce moment, on pourra enlever le gâ teau de mâchefer en ouvrant une porte P et en enlevant des broches B, après avoir eu soin de fermer le seuil S. On conservera du feu en face de 0' en replaçant les broches B, on refermera la porte P, on ouvrira douce ment le registre S, le charbon recouvrira l'aire; 0' sera ouvert, 0' sera refermé et l'opération recommencera.
Si l'on suppose que la distance de<B>0'</B> à 05 soit de deux mètres, la largeur de l'ap pareil de un mètre, et la couche de charbon de 0,10 m, le gâteau de mâchefer aura un volume de 0,2 m3, soit au moins 200 kg.
Si le combustible donne<B>10%</B> de résidus, cela fait un poids brut de 2000 kg, représen tant 20 jours de marche pour une consomma tion journalière de 100 kg.
Dans ce cas, l'appareil est donc entiè rement automatique pour des périodes de 20 jours.
L'ouverture automatique des, orifices est obtenue au moyen de dispositifs basés sur le fait que la température tombe lorsque la ma tière combustible est remplacée par du mâ chefer, et que la luminosité est plus grande dans la zone en ignition que dans celles non allumées et celles déjà couvertes de mâche fer.
On peut utiliser le phénomène lumineux ou le phénomène calorifique.
En plaçant des cellules photoélectriques en regard des fentes de soufflage ou de conduits appropriés, le courant assurera l'ou verture des vannes de celles de ces fentes situées dans une zone en ignition, tandis que les fentes obscures ou noircissantes au- ront leurs vannes fermées.
Bien que la posi tion du conduit d'évacuation des gaz soit telle que le feu n'ait pas tendance à monter, il se forme 'autour du rectangle d'insuffla- tion une zone chaude assez étendue qui gagne vers la fente supérieure, et il faudra que les espaces entre les fentes soient choi sis tels que l'action lumineuse ou calori fique commence en temps utile.
Au lieu de cela, on peut employer des couples thermoélectriques convenables agis- sant sur des relais actionnant les vannes, ou simplement la dilatation et le retrait de corps quelconque. En employant un dis positif à dilatation pour commander les vannes et en introduisant de l'air chaud au lieu d'air forcé, on aura un appareil complètement automatique, ne demandant qu'un bon tirage naturel sans dépense d'é lectricité ou de force motrice.
Une autre forme d'exécution pourrait présenter une aire inclinée pleine sur la quelle se déplaceraient au sein du charbon, et du bas vers le haut, une ou plusieurs buses d'insufflation d'air, d'air forcé ou d'aii chauffé, qui créeraient ainsi la zone en ignition se déplaçant du bas vers le haut en laissant en place le mâchefer.
Ces buses espacées convenablement se déplaceraient ensemble, d'un mouvement au tomatique ou non, continu ou alternatif, commandé par un des procédés indiqués plus haut.
L'air primaire pourrait être amené aux buses par des bras articulés et des joints correspondants.
Sur la fig. 2 représentant une autre forme d'exécution de l'appareil, V désigne comme précédemment la boîte à vent, le long de l'arête supérieure de laquelle est placé un tube .à circulation d'eau t pour éviter toute corrosion ou attaque du mâchefer. Un bouclier b, retenu par une tige qui tra verse la porte P, peut reculer progressive ment quand la masse hâchurée M des cendres et mâchefers incombustibles menace d'obs truer l'arrivée d'air. L'opération continuera jusqu'à ce que le bouclier b approche de la porte P.
A ce moment, après avoir ouvert cette porte, on videra la masse de mâchefers et on remontera le bouclier en haut pour une nouvelle opération.
Les moyens de réglage automatique in diqués plus haut .à. propos des vannes et des buses d'air sont applicables à la commande de la descente .du bouclier. Ici également on emploiera, de .préférence, de l'air pri maire préalablement chauffé dans l'appa reil de combustion lui-même, si l'emploi d'air froid ne suffit pas.
D'autre part, dans toutes les formes d'exécution, l'aire inclinée À. pourra être à refroidissement à air ou à eau. Sur la fig. 2, E indique une boîte à. eau de refroidisse ment. Cette aire pourrait être également en produits réfractaires. Tout l'appareil pourra être, avantageusement, calorifugé.
On voit facilement que l'emploi des for mes d'exécution de l'appareil que compa-end l'invention est particulièrement intéressant conjointement avec les chaudières de chauf fage central pour tous immeubles d'habita tion d'une certaine importance. En effet, cet appareil rend la conduite de la chauffe moins pénible et permet de supprimer un personnel spécial à demeure.
La seconde forme d'exécution décrite du procédé selon laquelle on éloigne, de la zone en ignition, les produits épuisés, en reculant le support de ces produits, est applicable aux gazogènes soufflés ou aspirés de tous sys tèmes, ce qui peut considérablement prolonger leur durée d'emploi sans décrassage ni ar rêt, un thermostat pouvant naturellement ré gler les entrées d'air selon l'activité deman dée.
Combustion process and apparatus for its realization. The present invention comprises a process for at least partial combustion of solid fuel, characterized by the fact that gravity is used for the automatic supply of a furnace with a thin layer of fuel, and that one produces a relative displacement between the ignited zone and the mass of the burnt products.
This mass of burnt products can thus only be removed at long intervals of time.
The invention also comprises an apparatus for carrying out the method. This apparatus is characterized by a fuel flow ramp, by means allowing the fuel to be supplied to the hearth by a thin layer of fuel, and by means producing a relative displacement between the zone in ignition and the mass of the burnt products. .
In a particular embodiment of the process, the ignited zone is gradually moved from the bottom to the top of the hearth, so as to leave the mass of the bottom ash in place.
One embodiment of the apparatus that the invention comprises allows this embodiment of the method to be carried out. According to this embodiment, the apparatus is charac terized in that the fuel flow ramp is provided, for the primary air inlet, with stepped slots provided with valves which are intended to be opened. successively from bottom to top, the introduction of air through the lower slits ceasing when the clinker has completely replaced the carbon in front of them.
A variant of the apparatus comprises a flat inclined area on which move, within the carbon and from the bottom up, one or more air blowing nozzles.
In a second embodiment of the process, the igniting zone remains fixed and the block of ash and bottom ash produced is gradually removed from top to bottom. For the realization of this embodiment, a variant of the apparatus according to the invention comprises a fixed air inlet nozzle at the top of the inclined ramp, and an ash and bottom ash retaining shield movable on this ramp.
The control of the opening and closing of the primary air injection slots, or of the movement of the nozzles, or of the movement of the bottom ash retaining shield is preferably carried out automatically by means of photocell devices. , or thermostat or equivalent.
In all cases, instead of forced air, it is possible to use cold air or hot air taken from the apparatus itself, so as to avoid the use of motive force while obtaining an increase. temperature of the hearth facilitating the formation of bottom ash and the production of gas.
Figs. 1 and 2 of the appended drawing mon trent, by way of examples and in schematic vertical section, two embodiments of the apparatus which the invention comprises.
In the apparatus of FIG. 1, a hopper T contains the fuel which, by an adjustable threshold S, can be collected on an inclined area A. This has five ventilation slots 0 'to 0 "supplied with primary air by the same box wind V.
At the start, Ol is the only one open and ignition is done at the lower part of the fireplace.
To obtain the gasification of the fuel and the formation of compact bottom ash, a high temperature is achieved either by active or forced draft, or preferably by using primary air previously heated in the combustion apparatus itself, which does not affect the performance since the calories taken are reintegrated, and this avoids the use of motive force.
The coal which burns in front of 0 'gives off gases which will be used further after adding secondary air, on a pile for example, and forms bottom ash which settles under the pressure of the coal seam, this seam being fed by gravity from hopper T. With the clinker remaining in place, this first zone then becomes inactive, orifice 0 'closes and orifice 0' opens in the manner which will be explained later. The ignition zone will therefore be in front of 0 '.
The charcoal will continue to feed the firebox opposite 0 ', until 03 opens, zone 0' becoming inactive, and so on until the zone on ignition is at 0 ', always fed by the hopper, the area then being covered with clinker over the entire lower part.
At this time, we can remove the clinker cake by opening a door P and removing pins B, after having taken care to close the threshold S. We will keep the fire in front of 0 'by replacing pins B, we close the door P, we will gently open the register S, the coal will cover the area; 0 'will be opened, 0' will be closed and the operation will start again.
If we assume that the distance from <B> 0 '</B> to 05 is two meters, the width of the device is one meter, and the coal bed is 0.10 m, the cake of clinker will have a volume of 0.2 m3, or at least 200 kg.
If the fuel gives <B> 10% </B> of residues, that makes a gross weight of 2000 kg, representing 20 days of operation for a daily consumption of 100 kg.
In this case, the device is therefore fully automatic for periods of 20 days.
The automatic opening of the orifices is obtained by means of devices based on the fact that the temperature drops when the combustible material is replaced by cheek, and that the luminosity is greater in the ignited zone than in those not lit. and those already covered with iron mash.
One can use the luminous phenomenon or the calorific phenomenon.
By placing photocells in front of the blowing slots or appropriate conduits, the current will ensure the opening of the valves of those of these slots located in an ignited zone, while the dark or blackening slots will have their valves closed. .
Although the position of the gas evacuation duct is such that the fire does not tend to rise, a fairly large hot zone forms around the blast rectangle which gains towards the upper slit, and the spaces between the slits must be chosen such that the light or heat action begins in good time.
Instead, suitable thermoelectric couples acting on relays operating the valves, or simply expansion and removal of any body, can be employed. By using an expansion device to control the valves and by introducing hot air instead of forced air, we will have a fully automatic device, requiring only good natural draft without the expense of electricity or force. motor.
Another embodiment could have a full inclined area on which it would move within the coal, and from bottom to top, one or more nozzles for blowing air, forced air or heated air, which would thus create the ignition zone moving from the bottom to the top, leaving the clinker in place.
These suitably spaced nozzles would move together, with automatic or automatic movement, continuous or reciprocating, controlled by one of the methods indicated above.
Primary air could be supplied to the nozzles by articulated arms and corresponding joints.
In fig. 2 representing another embodiment of the apparatus, V denotes as above the wind box, along the upper edge of which is placed a tube .with water circulation t to prevent any corrosion or attack of the clinker . A shield b, retained by a rod which crosses the door P, can gradually move back when the hatched mass M of incombustible ashes and bottom ash threatens to obstruct the air inlet. The operation will continue until shield b approaches gate P.
At this time, after opening this door, we will empty the mass of bottom ash and we will raise the shield at the top for a new operation.
The means of automatic adjustment indicated above .à. About the valves and air nozzles are applicable to the control of the lowering of the shield. Here also, preferably, primary air preheated in the combustion appliance itself will be used, if the use of cold air is not sufficient.
On the other hand, in all the embodiments, the inclined area λ. can be air or water cooled. In fig. 2, E indicates a box. cooling water. This area could also be refractory products. The entire device can advantageously be heat insulated.
It is easy to see that the use of the embodiments of the device that compares the invention is particularly advantageous in conjunction with central heating boilers for all residential buildings of a certain size. Indeed, this device makes the conduct of heating less painful and eliminates special staff permanently.
The second embodiment described of the process according to which the exhausted products are removed from the ignition zone, by moving back the support for these products, is applicable to blown or aspirated gasifiers of all systems, which can considerably prolong their duration of use without scrubbing or shutdown, a thermostat being able to naturally adjust the air inlets according to the required activity.