CH225525A - Procédé pour réaliser la combustion de combustibles solides avec un haut rendement et appareil de combustion pour la mise en oeuvre de ce procédé. - Google Patents

Procédé pour réaliser la combustion de combustibles solides avec un haut rendement et appareil de combustion pour la mise en oeuvre de ce procédé.

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CH225525A
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Spladis Societe Scientifiques
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23BMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B7/00Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus
    • F23B7/002Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus characterised by gas flow arrangements
    • F23B7/005Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus characterised by gas flow arrangements with downdraught through fuel bed and grate

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Description


  Procédé     pour    réaliser la     combustion    de     combustibles    solides avec un haut rendement  et appareil de combustion pour la mise en     #uvre    de ce procédé.    La présente invention comprend un pro  cédé pour réaliser la combustion de combus  tibles solides avec un haut rendement, qui est  caractérisé en ce qu'on utilise le combustible  sous forme de blocs au moins approximative  ment cylindriques, en ce qu'on localise la  combustion sur l'une des faces termi  nales d'un .de ces blocs et en ce qu'en pro  duit et règle l'arrivée d'air au contact de  cette face,

   de telle façon que la zone de com  bustion localisée en cet endroit soit     portée     à une température assez élevée pour assurer  une combustion pratiquement complète.  



  Elle comprend également un appareil de  combustion pour la mise en     oeuvre    de ce pro  cédé, qui est caractérisé en ce qu'il comporte  une chambre cylindrique pour recevoir à peu  près     coaxialement    un bloc de combustible au  moins approximativement     cylindrique,    ve  nant appuyer par une de ses extrémités sur  un support, en ce qu'il comporte des moyens  pour amener, en quantité réglable, de l'air    contre cette extrémité, afin de localiser la  combustion en cet endroit et de porter     celui-          ci    à une température assez élevée pour que  la combustion soit pratiquement complète.  



  Le dessin annexé représente, à titre  d'exemples, plusieurs formes d'exécution de  l'appareil de combustion que comprend l'in  vention.  



       Fig.    1 -est une vue en élévation et en  coupe d'une première forme d'exécution.       Fig.    2 est une vue en plan correspondant  à la     fig.    1.  



       Fig.    3 est une vue en élévation de face  d'une seconde forme     d'exécution    constituant  un poêle à bois.  



       Fig.    4 est une vue en élévation latérale       correspondant    à la     fig.    3.  



       Fig.    5 est une vue en plan de cette se  conde forme d'exécution.  



       Fig.    6, 7 et 8 sont des vues correspondant  aux     fig.    3, 4 et 5 et se rapportant à une troi  sième forme d'exécution.      Fi* 9 et 10 sont deux vues de détail  relatives à des variantes.  



  La     fig.    1 montre une bûche 1 à brûler  disposée verticalement au-dessus d'un foyer  de manière à réduire au minimum la sur  face de réaction     \?    dont. la combustion est  activée par des jets d'air sortant     d'ajutages     d'une buse 3, ceux-ci étant expérimentalement  déterminés comme disposition et section, de  telle manière que ladite surface ? de combus  tion prenne de préférence une forme     légèrement     concave comme il a été représenté.

   On com  prend que la, bûche descend ainsi     autornati-          quement    au fur et à mesure de sa combustion  en demeurant pratiquement à une distance  constante de la, buse 3; cette bûche repose  par sa périphérie sur des ailettes radiales 4  portées par la partie supérieure d'un double  cône 5, qui ont été ici     représentés    en tôle,  mais pourraient naturellement être     constitués     par une pièce moulée réfractaire de forme  analogue.

   Les arêtes supérieures des ailettes  4 présentent dans leur ensemble une disposi  tion conique, par exemple à 45  de     demi-          ouverture,    de telle manière que la bûche, dans  sa descente, demeure centrée sur l'axe géné  ral de l'appareil.  



  L'air soufflé à travers les ajutages de. la.  buse 3 en sort suivant les flèches a.     pnis#     tout autour, suivant les     flèches        F),   <I>b'.</I>  



  Pour élever la température de combustion,  cet air a subi au préalable un réchauffage,  triple dans l'exemple représenté: arrivant à  travers un tuyau 6, suivant la flèche     c,    il  traverse l'espace annulaire     "r    prévu dans le  cône 5, assurant ainsi, en même temps qu'il  s'échauffe, le     refroidissement    de ce cône  et de ses ailettes 4 quand ils sont en tôle, et  s'en échappe suivant la flèche     d    à travers de-;  tuyaux 8, au nombre de trois dans l'exem  ple représenté au dessin.

   L'air subit ainsi un  second réchauffage par les flammes et les  gaz de combustion sortant. du foyer en se di  rigeant vers le bas suivant les     flèches    b,     b',          réchauffage    d'autant plus considérable que le  nombre des tuyaux 8 est plus élevé, leur dia  mètre pouvant être corrélativement diminué,    ce qui, au total, augmente la surface     globale     de réchauffage de cet air.  



  Enfin, ce dernier     pénètre    à l'intérieur du  corps     massif    9 de la buse 3 par des canaux  10, suivant la flèche e de la fi-. 1, canaux       qui    sont en nombre égal à celui des tubes 8,  et il subit ainsi un troisième     réchauffage,    le  corps 9 étant soumis par sa face supérieure       ait    léchage des flammes issues du foyer, fai  sant corps avec des ailettes radiales 11 si  tuées chacune dans le même plan que l'une  des ailettes 4.

   Ce corps porte des ailettes ra  diales supplémentaires     11a,    intercalées entre  les ailettes 11, dans l'espace annulaire com  pris entre le corps 9 et la partie     inférieure     du double     cône    5; ces ailettes supplémen  taires augmentent encore la quantité de cha  leur que les flammes transmettent à ce  corps 9.  



  On comprend ainsi qu'on n'est limité, pour  le     réchauffage    préalable de l'air et corrélati  vement dans la     température    atteinte sur la  surface de     combustion,    que par la résistance  des différentes pièces à la température; c'est  pourquoi il peut- être en certains cas avanta  geux que le cône 5 et ses ailettes supérieures  soient en matière réfractaire, la face conique  inférieure de l'espace annulaire 7 suffisant  amplement au premier réchauffage.  



  En fait, l'usage simultané d'une souffle  rie et d'une combustion en bout, c'est-à-dire  par une petite surface, permet, tout en dé  passant largement, même dans le cas du bois,  une température de combustion de 1000 à  1200 , de ne consommer que quelques cen  taines de     grammes    de combustible à l'heure,  et ceci avec une combustion complète, d'abord  du charbon lui-même en     C0@    et de tous les  produits     pyroligneux    d'où réduction presque  complète des goudrons qui encrassent la plu  part des poêles à bois et constituent une  perte très importante par rapport au pouvoir  calorifique total du combustible.  



  Un     boisseau    12 portant un nombre de lu  mières égal à celui des tubes 8 est disposé à  la partie inférieure du corps 9 de la buse 3.  Dans la position représentée, ces lumières  sont en face desdits tubes; pour la mise en      route, on fait tourner le boisseau d'un angle  égal à la moitié de celui qui sépare deux  des tubes 8; les orifices de ceux-ci se trou  vent alors     oblitérés,    mais, par contre, une dé  rivation 10' de l'un des canaux 10 se trouve  mise en     communication    avec un tube 13.  



  Ce tube sert à la mise en route: la partie  située au-dessus du double cône 5 étant rem  plie de copeaux, surmontés si l'on veut de  menu bois, puis des bûches à consumer, on  allume les copeaux par-dessous, puis, par la  dernière position indiquée du boisseau 12, on  souffle de l'air sur le foyer suivant la flèche  f, par le tube     13,,    les gaz de cette combustion  initiale s'échappant     ,suivant    la flèche b.  Quand le foyer a bien pris, on tourne le bois  seau 12- dans la première position indiquée,  celle qui masque l'orifice du tuyau 13. et dé  masque celle des tuyaux 81, et le foyer entre  en     marelle        normale.     



  Il est avantageux à tous points de vue  que le corps massif 9 de la buse     D    .soit     calo-          rifiquement    isolé par-dessous au moyen, par  exemple, d'une plaque     athermane    14.  



  La forme d'exécution représentée sur les       fig.    3, 4 et 5 est constituée par un poêle  dont la grande hauteur a pour avantage  d'augmenter considérablement la     surface    de  rayonnement et la réserve de     combustible.     



  Celle-ci .est logée, toujours au-dessus du  foyer, dans un tube 15, dont la partie supé  rieure 15' est     articulée    en 16, de manière à  pouvoir se rabattre horizontalement comme  il est indiqué en, traits mixtes; le remplis  sage a alors lieu de la manière suivante:

    On commence par remplir la partie infé  rieure fixe du tube 15, qui n'est pas très  haute, de manière qu'on y peut descendre la  première ou les deux premières bûches sans  les laisser tomber, afin de ne pas détériorer  le cône 5     (fig.    1) et surtout ses ailettes 4,  puis on remplit la partie supérieure 15' du  tube des bûches de réserve, en position plus  ou moins horizontale, et on la relève en main  tenant à son entrée la première bûche jusqu'à  ce qu'elle vienne reposer contre la bûche su  périeure du tube inférieur fixe 15; ceci a lieu  un peu avant que le tube supérieur 15' soit    revenu en position verticale, ce qui permet le  passage des doigts ou d'une planchette jus  qu'au dernier moment.

   Quand les bûches re  posent l'une sur l'autre, on achève de rame  ner le tube supérieur 15' en position verti  cale et on le bloque sur un joint d'étanchéité  au moyen.     d'un,    dispositif comprenant des  vis pivotantes munies d'un écrou 17.  



  Le foyer de     cet    appareil a été     ici-repré-          senté    comme suspendu au     tube    15 et les cen  dres qui tombent et se glissent au-dessous de  la masse 9 de la buse     (fig.    1) assurent un  très bon isolement thermique; le tiroir à  cendres 18 s'ouvre du côté où le tube maga  sin forme tube extrême, mais se     prolonge          quand    même     loin    de l'autre côté, afin     d'as-          su-mer    un volume     suffisant.     



  L'appareil représenté sur les     fig.    3, 4 et  5 comprend trois tubes de rayonnement 19  réunis à     leur    partie supérieure par une cu  lotte 20 et disposés dans le même plan que  le     tube    magasin 15, 15', qui forme l'une des       extrémités    de la rangée constituée par     ces     quatre tubes parallèles.  



  Le soufflage est provoqué par aspiration  au moyen d'un     ventilateur    21 actionné par  un petit moteur électrique 22, ventilateur qui,  placé dans le tuyau 23 d'échappement vers la  cheminée, provoque une aspiration à travers  tout l'appareil; l'air est, dans ce cas, admis.  directement à travers un orifice et un canal  6     (fig.    4) vers l'espace     annulaire    7     (fig.    1):  Ayant traversé le foyer comme il a     été-in-          diqué,    il s'en échappe tout autour pour re  monter à travers les tubes de rayonnement 19       (fig.    3, 4 et 5) jusqu'au tuyau d'échappe  ment vers la cheminée 23.  



  La forme     d'exécution    indiquée aux pré  cédentes figures étant très encombrante en  hauteur, une variante est représentée sur les       fig.    6, 7 et      & ;    dans laquelle deux tubes -de  rayonnement     19,,    à courant     ascendant,    sont  places un peu .en arrière du tube magasin 15  et, se réunissant à leur sommet, à     l'àrrière     de celui-ci, par une culotte 20; débouchent  dans. un tube     deséendant    médian 24 aboutis=       sant    au tube 23, d'évacuation des gaz:

   Celui-      ci étant ainsi placé beaucoup plus bas que  dans le cas précédent, peut être adapté dans  la trappe d'une cheminée à la manière con  nue.  



  Le ventilateur 21 et son moteur     22    ont  été, dans cette variante, supposés soufflants  et non aspirants; étant alors très près du  foyer, ils doivent être protégés contre son  rayonnement par une enveloppe fortement       athermane    25, remplie, par     exemple,    de       kieselguhr.        LTne    plaque de protection 26 met  le tube de magasin 15 à l'abri du rayonne  ment des tubes 19.  



  Dans les trois formes d'exécution décrites,  on offre à. un excès mesuré d'air une surface  de combustible     limitée,    de telle manière que  la combustion des produits carbonés ait lien  d'un seul coup en, CO,,     assurant    une tempé  rature beaucoup plus élevée     qu'une    combus  tion en C0, et permettant un     cracking    et une  combustion     pratiquement    complets des pro  duits     pyroligneux    ou goudrons.

   Cette com  bustion en     CO.,    s'entend naturellement dans  la limite des dissociations que provoque l'élé  vation même de la température, mais cette  dernière demeure quand même bien plus éle  vée que dans le cas d'une     combustion    en C0,  comme cela a lieu habituellement en présence  d'un excès de produits carbonés.  



  La surface extérieure des tubes radia  teurs peut avantageusement être prévue de  façon à présenter une section transversale en  forme d'étoile, pour améliorer l'échange de  chaleur avec l'ambiance.  



  Pour améliorer le pouvoir de transmission  entre le courant     gazeux    et la paroi interne  des tubes radiateurs, ceux-ci peuvent avanta  geusement présenter à leur intérieur une sec  tion variée donnant à la veine gazeuse une  succession d'étranglements et d'élargisse  ments provoquant un écoulement tumultueux  qui facilite l'échange de chaleur entre ces  gaz et ces tubes. Ceci peut être réalisé en  logeant dans ces tubes une sorte de colonne  à paroi transversalement ondulée (soit circu  lairement, soit en hélice).

   Ces colonnes inté  rieures peuvent être de métal massif pour for  mer volant de chaleur, ou tubulaires et rem-    plies de sable; elles peuvent également l'être  d'eau, et alors, au besoin, servir de colonnes  d'alimentation d'un système de radiateurs à  eau     chaude.        La,    grande hauteur de la va  riante des     fig.    3, 4 et 5 est, dans ce cas,  avantageuse comme favorisant la circulation  par     différence    de densité.  



  Si, au contraire, l'eau enveloppe les tubes  19, on a une     cbaudière    de calorifère à che  mise d'eau; dans ce cas, la chemise peut éga  lement envelopper le tube magasin à combus  tible, ce dernier ne risquant pas d'être     ainsi     distillé, mais sera seulement séché.  



  Enfin, les appareils décrits peuvent     briî-          ler    des     agglomérés    de charbon qui seront  façonnés en cylindres de dimensions appro  priées au lieu de l'être en boulets comme on  le fait actuellement; le     tube-magasin    peut,  naturellement, être incliné, pourvu qu'il con  serve une pente suffisant à assurer le glisse  ment du combustible vers le foyer, lui-même  plus ou moins incliné.  



  On peut aussi, dans la seconde disposition  notamment, et pour éviter toute surpression  dans l'appareil, disposer dans la cheminée, au  besoin sur le toit, un éjecteur dans lequel  soufflera le ventilateur; cette disposition,  d'ailleurs connue, ayant seulement l'inconvé  nient d'absorber sensiblement plus de puis  sance que celles qui ont.     été    décrites.  



  Dans le cas de la disposition soufflante  de la     fig.    7, où le tirage de la cheminée, une  fois l'appareil en route, suffira généralement  à éviter toute surpression en marche, on peut  prendre une précaution supplémentaire de  sécurité en disposant en un point de l'appa  reil une membrane barométrique ondulée  très sensible qui coupe le courant du     moteur     dès que la pression intérieure au foyer vient  à. excéder la pression ambiante.  



  Un autre avantage des appareils décrits  est que le moteur 22 peut être accéléré ou  ralenti à distance, au moyen d'un rhéostat  permettant ainsi de régler de loin le chauf  fage, ou même de le régler automatiquement  au moyen d'un thermostat; de telles com  mandes étant bien connues en elles-mêmes  n'ont pas besoin d'être décrites.      La     fig.    9 représente une coupe axiale par  tielle d'une variante de la     fig.    1, dans la  quelle la face supérieure conique et les ai  lettes adjacentes 4 de la pièce 5 qui soutien  nent le     combustible    sont remplacées par une  pièce réfractaire amovible 27.

   Cette pièce  présente une surface extérieure cylindrique  droite 28, une base plane 28' reposant sur la  partie supérieure également plane de la pièce  5' jouant le même rôle que la pièce 5 suivant       fig.    1. La partie inférieure de la surface in  férieure conique 29 de la pièce 27 est munie  d'ailettes 4' sur lesquelles vient reposer l'ex  trémité inférieure de la bûche 1. On peut  prévoir un jeu de couronnes telles que 27 cor  respondant à différents diamètres de bûche 1.  Ainsi, on pourrait réaliser un chauffage ré  duit par l'emploi de bûches de faible dia  mètre et une couronne 27, également de fai  ble diamètre intérieur.

   Lorsqu'au contraire  on désire un plus grand débit de chaleur, il  suffit de remplacer la couronne 27 de petit  diamètre par une autre de plus grand dia  mètre inférieur permettant l'emploi de plus  grosses bûches, et l'on force le soufflage en  conséquence.    La     fig.    10 représente une variante dans  laquelle, pour éviter la combustion par l'ex  térieur de la bûche 1, le tube 15     (fig.    31, 4 et  5) porte intérieurement des lames métal  liques 30 longues et flexibles qui forment  une sorte de     -cône        dilatable    par le passage  même de la bûche 1 et s'ajustant ainsi plus  ou moins exactement sur son extérieur. Les  lames 3'0 sont prévues de manière à se re  couvrir partiellement comme on le voit en 31.  



  On remarquera que les appareils de com  bustion à tirage forcé que l'on a     décrits    fonc  tionnent en quelque sorte à l'inverse des ga  zogènes ou des hauts-fourneaux. En effet,  dans ceux-ci, le but poursuivi est     d'obtenir     en définitive un gaz réducteur, c'est-à-dire  aussi chargé que possible en oxyde de car  bone. Dans les appareils décrits, au contraire,  les choses sont disposées de manière à obte  nir une     combustion    aussi complète que pos  sible, les produits carbonés     étant    transformés    en gaz carbonique dans la proportion maxi  mum que permettent les dissociations dues à  la température     beaucoup    plus élevée qui est  ainsi obtenue.

   On a vu, dans la description  qui précède, que, pour obtenir cet effet, on  n'offre à l'air soufflé qu'une surface limitée  de combustible,     obtenant    ainsi par surcroît  une limitation de la quantité de chaleur dé  gagée par l'impossibilité d'extension de la  masse en réaction sous l'influence même de  cette chaleur et de la très haute température  obtenue. Le choix de la section du combus  tible permet de régler le débit de chaleur de  l'appareil à l'ordre de grandeur désiré. On  peut ensuite faire varier ce débit entre cer  taines     limites    en réglant l'intensité du souf  flage. La variation réglée du soufflage d'air  permet néanmoins de faire varier à volonté       cette        quantité    de chaleur entre certaines li  mites.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS I. Procédé pour réaliser la combustion de combustibles solides avec un haut rendement, caractérisé en ce qu'on utilise le combustible sous forme de blocs au moins approximative ment cylindriques, en ce qu'on localise la combustion sur l'une des faces terminales d'un de ces blocs, et en ce qu'on produit et règle l'arrivée d'air au contact de cette face de telle façon que la zone de combustion loca lisée en. cet endroit soit portée à une tempé rature assez élevée pour assurer une combus tion pratiquement complète. II.
    Appareil de combustion pour la mise en muvre du procédé suivant la revendication I, caractérisé .en ce qu'il comporte une cham bre cylindrique pour recevoir à peu près coaxialement un bloc de combustible égale ment au moins approximativement cylindri que, venant appuyer par une de ses extrémi tés sur un support, en ce qu'il comporte des moyens pour amener, en quantité réglable, de l'air contre cette extrémité, afin de loca liser la combustion en cet endroit et de porter celui-ci à une température assez élevée pour que la combustion soit pratiquement com plète. SOUS-REVENDICATIONS 1.
    Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce que l'air est amené préalable ment chauffé et par tirage forcé, contre la face terminale du bloc combustible. 2. Procédé selon la revendication I, carac térisé en ce qu'on chasse l'air contre la face terminale du bloc combustible sous forme de plusieurs jets disposés de telle manière que cette face prenne et conserve une forme légè rement concave. 3. Appareil selon la revendication II, ca ractérisé en ce que la chambre susdite est pré vue pour recevoir bout à bout plusieurs blocs descendant par gravité vers le support, au fur et à mesure de la combustion. 4.
    Appareil selon la revendication II, ca ractérisé en ce que l'axe de la chambre est vertical, en ce que l'arrivée de l'air de com bustion contre la face inférieure du bloc en train de brûler a lieu de bas en haut, et en ce que les gaz de la combustion quittent la zone de combustion en se dirigeant vers le bas. 5. Appareil selon la revendication II, ca ractérisé en ce que le support susdit présente des ailettes pour soutirer de la chaleur aux olaz de la combustion et la communiquer à l'air d'alimentation. 6. Appareil selon la revendication II et la sous-revendication 3, caractérisé en ce que la chambre susdite est disposée de manière à éviter toute distillation du combustible avant qu'il n'arrive dans la zone de combustion. 7.
    Appareil selon la revendication II et la, sous-revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens venant embrasser le bloc en train de brûler, un peu au-dessus de la. zone de combustion, pour empêcher toute extension de la combustion en direction du haut. 8. Appareil selon la revendication II, ca ractérisé en ce que l'air de combustion est accéléré au moyen d'un ventilateur entraîné par un moteur électrique dont la vitesse est réglable à distance. 9-. Appareil selon la revendication II, ca ractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de sécurité comprenant une membrane baromé trique ondulée très sensible, coupant le cou rant d'alimentation du moteur en cas de sur pression.
    10. Appareil selon la revendication II, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un, tube de rayonnement parcouru par les gaz de combustion, présentant à son intérieur une section variée donnant à la veine gazeuse une succession d'étrangl < @znents et d'élargisse- rnents, provoquant un écoulement tumultueux qui facilite les échanges de chaleur entre eux et le tube, et présentant une surface exté rieure dont la section transversale est en étoile, pour améliorer l'échange de chaleur avec l'ambiance. 11.
    Appareil selon la revendication II, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour permettre la marche avec des blocs combustibles de sections différentes que l'on choisit selon l'ordre de grandeur du débit de chaleur désiré.
CH225525D 1942-07-21 1942-05-22 Procédé pour réaliser la combustion de combustibles solides avec un haut rendement et appareil de combustion pour la mise en oeuvre de ce procédé. CH225525A (fr)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3017384A1 (de) * 1980-05-07 1981-11-12 Bollmann jun., Heinrich, 3201 Söhlde Strohfeuerungsanlage

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DE3017384A1 (de) * 1980-05-07 1981-11-12 Bollmann jun., Heinrich, 3201 Söhlde Strohfeuerungsanlage

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