Installation pour alimenter une turbine à gaz par des gaz sous pression résultant de la combustion sous pression de charbon pulvérisé. La présente invention a pour objet une installation pour alimenter une turbine à gaz par des gaz sous pression résultant de la com bustion sous pression de charbon pulvérisé.
Cette installation est caractérisée par une chambre de combustion cylindrique à axe ver tical présentant une enveloppe refroidie exté rieurement par l'air comprimé servant à assu- rer la combustion sous pression du charbon pulvérisé, et agencée de faon que les gaz de combustion soient partiellement refroidis ayant de la quitter, et par un dépoussiéreur à sable traversé par ces gaz sous pression avant leur admission à la turbine.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'installation selon l'invention, ainsi qu'une variante de détail (le cette forme d'exécution.
La, fig. 1 représente schématiquement l'en semble de cette forme d'exécution.
La fig. 2 montre une coupe verticale du dispositif de combustion de cette forme d'exé cution.
La fig. 3 est une vue en coupe verticale d'une variante du dispositif de combustion de la fig. 2.
La fig. 4 est une vue détaillée du dispo sitif d'alimentation en charbon de la chambre de combustion.
ha fig. 5 montre, en détail, l'extracteur hydraulique assurant l'évacuation des cendres ('ii provenance clé la chambre de combustion. La fig. 6 représente, en coupe verticale, le dépoussiéreur de cette forme d'exécution.
La fig. 7 est une vue également en coupe verticale, mais à phis grande échelle, d'un élément de ce dépoussiéreur.
La fig. 8 montre le dispositif alimentant le dépoussiéreur en sable filtrant.
La fig. 9 montre un dispositif de refroidis sement et un dispositif d'extraction du sable pollué raccordés à l'extrémité inférieure du dépoussiéreur.
L'installation représentée à la fig. 1 com prend un dispositif de combustion agencé pour opérer dans les meilleures conditions la combustion sous pression du charbon pulvéri sé méthodiquement introduit .dans ce disposi tif et un dépoussiéreur 2, intercalé sur la tuyauterie 3 conduisant à la turbine les gaz chauds sous pression produits dans la chambre 1, et destiné à l'épuration de ces gaz.
Le dispositif de. combustion que l'on voit en détail en fig. 2 est composé de deux par ties: un corps cylindrique 1 qui porte des tu bulures de raccordement pour différents accessoires et une base cylindrique 4, réunie au corps 1 par un joint, et dans laquelle s'ef fectuent la séparation des cendres les plus grosses et le départ des gaz. Pratiquement, ces deux parties pourraient aussi bien ne former qu'un seul corps.
Dans le corps 1 est disposée une enveloppe cylindrique à axe vertical en acier réfrac- taire 5 qui délimite la chambre de combustion et qui laisse entre elle et la paroi du corps 1 un espace de section annulaire où circule l'air sous pression nécessaire tant à la combustion qu'au refroidissement, cet air étant uniformé ment réparti au moyen des nervures hélicoï dales 6, le corps 1 est ainsi soustrait au rayon nement de la flamme. Les deux pièces sont fermées à leur partie supérieure par des fonds emboîtés l'un dans l'autre, l'étanchéité étant assurée par un presse-étoupe.
Le fond exté rieur porte un raccord pour le brûleur de charbon pulvérisé 7, ainsi que deux raccords 8-8 pour l'alimentation de ce brûleur en air primaire et air secondaire. Un regard d'allu mage 9 pour un brûleur à mazout permet la mise en marche de l'installation à l'aide d'une torche, et ce regard est obturé par un cou vercle à man#uvre rapide.
L'enveloppe 5 formant la paroi de la cham bre de combustion est pourvue d'une série de petites tuyères 10 disposées sur plusieurs rangs pour l'entrée de l'air tertiaire; certaines de ces tuyères sont à jet pénétrant tangen tiellement dans la chambre de combustion et les autres à jet mixte, c'est-à-dire mi-radial et mi-tangentiel.
L'air pénètre dans la chambre de combus tion par les tuyères de première espèce en lames plates hélicoïdales animées d'un mou vement de rotation qui les plaque contre l'en veloppe 5 de façon qu'il se forme une couche d'air du côté intérieur de la paroi de la cham bre de combustion.
Ces tuyères ont pour but de contribuer au refroidissement de la cham bre de combustion puisque, ainsi qu'on le com prend aisément, la tôle de l'enveloppe 5 est plutôt destinées à assurer la combustion com- dès lors toujours entourée par deux couches d'air constamment renouvelées venant d'un compresseur:
l'une circulant à faible vitesse dans l'espace de section annulaire créé entre l'enveloppe 5 et la paroi du corps 1, l'effica cité de cette circulation étant d'ailleurs aug mentée par les nervures hélicoïdales 6, l'autre se déplaçant à grande vitesse à l'intérieur de la chambre sous l'action des jets tangentiels.
Quant aux tuyères à jet mixte, elles sont plète et le brassage des gaz, leur action ayant pour effet d'imprimer à toute la masse lin mouvement de rotation rapide qui provoque le glissement relatif des différentes couches et.
favorise, par conséquent, la diffusion de l'oxygène dans l'atmosphère gazeuse et autour des grains de charbon. Elles concourent égale ment au refroidissement des gaz à la tempéra ture fixée pour leur utilisation dans la tur- bine.
Le dispositif de combustion représenté à la fig. 2 pourrait être remplacé par la va riante montrée en fig. 3, dans laquelle le re froidissement intérieur de la chambre de com bustion est réalisé au moyen d'un écran de tubes en serpentin 11 disposé à l'intérieur de cette chambre; une pompe non représentée crée clans ce serpentin une circulation active d'eau qui pénètre en 12 pour sortir en 13, cette cir culation pouvant d'ailleurs être réglée de ma nière à avoir à la sortie une température don née, ou même de la vapeur, restant utilisable pour un usage quelconque.
L'enveloppe cylin drique verticale 5 délimitant la chambre de combustion n'en présente pas moins encore un certain nombre de tuyères comme en fig. 2; des tuyères supérieures 14, en nombre réduit, permettent l'entrée d'air secondaire dans la suasse en combustion, et la rangée inférieure 15 est utilisée pour l'entrée d'air tertiaire destiné à ramener la température des gaz brû lés à la valeur fixée pour leur utilisation dans la turbine.
La base 4, voir fig. 2 et 3, est elle aussi mu nie intérieurement d'une chemise -deprotection en acier réfractaire 16 portant extérieure ment l'hélice de circulation d'air analogue aux nervures hélicoïdales 6; la totalité de l'air comprimé nécessaire aux opérations est ad mise en 17 à la partie basse de la base, de manière à circuler dans tout le dispositif de bas en haut. La chambre de combustion dé bouche à son extrémité inférieure dans la chambre de dépoussiérage ménagée dans la base.
L'enveloppe 5 se prolonge pour former lin fourreau 18 qui guide les gaz brûlés et les oblige à remonter, et facilite ainsi la précipi tation des cendres les plus lourdes dans la partie inférieure formant trémie; les cendres sont immédiatement évacuées par l'orifice 19, tandis que les gaz remontent autour du four reau à une vitesse modérée pour s'échapper par la tubulure 20 masquée partiellement par une chicane 21 quia pour but d'allonger au tant que possible le parcours vertical.
De la tubulure 20, les gaz passent par la tuyauterie 3, fig. 1, au dépoussiéreur, puis à la turbine.
Dans la base 4 est ménagée une ouverture 22 par laquelle les gaz produits accidentelle ment sont dégagés et arrivent dans une sou pape d'expansion 23, fig. 1, destinée à éviter les effets d'une déflagration accélérée inté rieure du mélange d'air sous pression et de charbon pulvérisé, et de là à l'air libre par l'échappement 24.
La chambre de combustion est alimentée en charbon pulvérisé par un dispositif monté au- dessus d'elle et qui a été représenté en détail en fig. 4.
Ce dispositif comprend une trémie de sto ckage 25 qui distribue le charbon pulvérisé à deux sas étanches 26 dont le remplissage se fait en ouvrant un couvercle boulonné à ma noeuvre rapide, et qui sont alternativement en position de chargement et de fonctionnement. A la partie inférieure de chaque sas est adap tée une vanne pneumatique 27 permettant de délivrer à tout moment voulu le charbon pul vérisé à une culotte 28 qui l'amène à un dis tributeur 29 commandé par un petit moteur électrique 30;
de là, le charbon s'écoule par un tuyau flexible 31 jusqu'au brûleur 7, fig. 1, par l'intermédiaire de l'injecteur 32 disposé slir la canalisation d'air primaire alimentant ledit brûleur.
Ce dispositif permet le fonctionnement continu de la chambre de combustion par le fait même que le charbon pulvérisé peut être introduit dans ladite chambre malgré la pres sion régnant à l'intérieur, et quelles que soient sa consommation et la durée de la marche.
D'autre part, les cendres lourdes précipi tées à la partie inférieure de la base du dis positif de combustion sont évacuées au moyen d'un extracteur hydraulique que l'on voit schématiquement en fig. 1 et plus en détail en fig. 5.
Cet extracteur comprend un réservoir 33 fixé sous l'orifice 19, fig. 2 et 3, et dans le quel les cendres tombent directement pour être instantanément refroidies dans un bain d'eau qui se renouvelle constamment. La va peur produite par la chute de ces particules à haute température est en réalité assez fai ble; elle s'élève verticalement, mais ne peut passer dans la chambre de combustion par suite de la disposition du déflecteur 34 qui l'oblige à plafonner dans le réservoir où elle est immédiatement condensée par de l'eau pul vérisée en 35.
Le niveau de l'eau dans le réservoir est maintenu constant par l'intermédiaire du flotteur 36 actionnant le régulateur automa tique d'arrivée d'eau 37. L'eau de pulvérisa tion à laquelle s'ajoute l'eau de condensation entraîne les cendres par un tube crépiné 38 qui débouche à l'air libre par la tuyère 39 prévue avec un petit diamètre, afin de main tenir la pression dans le ballon; l'évacuation est continuelle et sans obstruction possible en raison du grand volume d'eau utilisé par rap port au volume des cendres.
Quant aux cendres, qui auraient pu s'agglo mérer ou qui sont trop volumineuses pour passer dans la crépine, elles tombent finale ment en 40 en face d'un regard qui permet leur enlèvement périodique.
Si, exceptionnellement, une certaine quan tité de vapeur produite par l'extinction des cendres venait malgré tout à pénétrer dans la chambre de combustion, sa présence dans les gaz brûlés devant alimenter la turbine n'aurait aucune conséquence fâcheuse, cette quantité ne pouvant être que très faible en raison déjà du peu d'importance de la vapo risation dans le réservoir.
Le :dépoussiéreur 2, fig. 1 et 6, comprend une paroi extérieure cylindrique formée au moyen de deux enveloppes coaxiales 41 et 42, et est fermé à sa partie haute par une calotte sphérique et à sa. partie basse par tune trémie conique. Deux tubulures 3, diamétralement opposées, permettent l'entrée des gaz bruts provenant de la chambre de combustion 1 et la sortie des gaz épurés vers la turbine à gaz. L'espace de section annulaire compris entre les enveloppes 41 et 42 est parcouru d'une façon permanente par un courant d'air com primé, dont l'arrivée se fait en 43 et la sortie en 44.
L'enveloppe 42 forme une enceinte pour le traitement des gaz à haute tempéra ture, tandis que l'enveloppe extérieure 41 sup porte la pression.
Dans l'enceinte délimitée par la paroi 41, 42 sont disposés des éléments filtrants super posés dont le nombre varie d'après le débit des gaz qui doivent être épurés. Chacun de ces éléments comprend un plateau tronconi que 45 ayant sa grande base tournée vers le haut et portant une couche de sable, et au dessus de chaque plateau se trouvent des ca naux circulaires 46 dont les arêtes inférieures laissent le sable s'ébouler suivant son talus naturel, des gradins successifs étant ainsi réalisés entre les différents canaux d'un même plateau.
Ces canaux sont reliés entre eux, dans le sens radial, par un certain nombre de tubes 47, fig. 7, qui les mettent en communication avec une chambre annulaire périphérique 48, la chambre annulaire inférieure communique par des tubes verticaux 49 avec l'arrivée des gaz bruts, et des tubes analogues font com muniquer toutes les chambres annulaires su perposées, afin que les gaz bruts puissent cir culer à tous les étages.
De même, les chambres intérieures constituées par les vides existant autour des canaux 46 sont réunies par d'au tres tubes verticaux 50, permettant la circu lation des gaz épurés qui s'écoulent finale ment par le plateau inférieur.
Le sable propre est admis en 51 à la partie supérieure du dépoussiéreur et est d'abord introduit dans -Lin compartiment de réserve, puis de là dans l'espace de section annulaire laissé entre la paroi extérieure 41, 42 et les parois des chambres annulaires 48 raccordées aux bords extérieurs des plateaux 45 pour ali menter les différents plateau 45 sur lesquels il s'étale. Les bords intérieurs des plateaux 45 sont raccordés à un conduit central présen tant des ouvertures 52 au niveau de chaque plateau.
Ces ouvertures sont obturées norma lement par des tiroirs mobiles 53 servant à maintenir les couches de sable en position; ces tiroirs sont déplacés verticalement au moyen d'une tige unique 54 que l'on peut manceuvrer à l'aide du volant 55. Toutefois, la -commande de l'un ou de l'autre de ces tiroirs est indé pendante de celle (le tous les autres, assurée qu'elle est par un levier sélecteur 56 qui per met d'amener des taquets portés par la tige 54 en face d'encoches correspondantes prévues sir les tiroirs 53;
par une simple rotation suivie du levage de la tige au moyen du vo lant 55, on effectue donc l'évacuation du sable à l'étage voulu, cette évacuation se faisant par gravité dans le conduit central dans lequel coulissent les tiroirs. L'étanchéité est assurée par un joint à labyrinthe 57 monté sir la tige de commande des tiroirs, fig. 6.
La circulation des gaz se comprend facile ment en suivant le sens des flèches, fig. 6 et 7. Les gaz bruts admis en 3 pénètrent à cha que étage dans les chambres annulaires 48, et traversent la couche de sable en gradins où ils déposent les poussières qu'ils tiennent en suspension, puis sortent dans les chambres intérieures, ils passent successivement d'une chambre à l'autre par les tubes 50 qui les font communiquer, pour aboutir en dernier lieu à la tubillure de sortie 3.
Lorsque le sable est par trop pollué, ce que l'on peut vérifier par la variation de perte de charge entre l'entrée et la sortie des gaz, on en fait écouler une certaine quantité en manoeuvrant les tiroirs, cette manoeuvre se faisant, de préférence, étage par étage pour éviter que l'in d'ei-5# reste plus encrassé que les autres, ce qui pourrait se produire si les tiroirs débitaient simultanément dans le tube central; le sable pollue tombe dans la trémie conique 58 formant le fond du dépoussiéreur, d'où il est ensuite extrait par le dispositif qui sera décrit plus loin.
Le réglage de la dimension maximum des particules pouvant être tolérées dans les gaz après épuration se fait très simplement en choisissant un tamisage convenable du sable et en réglant la vitesse de passage des gaz, ainsi que la longueur de leur parcours, qu'il est possible de délimiter par les dimensions de l'appareil.
Le sable étant l'un des rares matériaux aptes à supporter sans dommage des tempéra tures élevées, le pouvoir filtrant reste sembla ble à lui-même qu'elle que soit la température de fonctionnement. D'autre part, la forme cy lindrique de l'appareil se prête bien à l'adop tion de pressions importantes, d'où possibilité de traiter des gaz se présentant sous des ca ractéristiques très variables.
Par ailleurs, le sable propre est introduit en 51 à la partie supérieure du dépoussié reur au moyen d'un dispositif montré en fig. 1 et un peu plus en détail en fig. 8. Il se compose d'une trémie de chargement 59 pourvue du registre 60, d'un sas sous pres sion 61 pouvant être isolé par une vanne pneumatique 62, et d'un distributeur 63 qui permet de faire écouler une quantité déter minée de sable lorsque son niveau dans le dépoussiéreur devient insuffisant. Ce distri buteur comprend un entonnoir équilibré 64 dont la monture est articulée en 65 où une aiguille se déplace en face d'un cadran gra dué par lequel on se rend compte, de l'exté rieur, de la position de l'entonnoir, entre ses deux positions extrêmes, suivant le degré de remplissage du dépoussiéreur.
D'autre part, le sable pollué que la ma noeuvre périodique des tiroirs fait tomber dans le fond du dépoussiéreur en est extrait par le moyen du dispositif représenté à la fig. 9.
Un réfrigérant 66 est raccordé directe ment à l'extrémité inférieure de la trémie co nique 58 formant le fond du dépoussiéreur. et dans lequel s'écoule le sable pollué porté à une température élevée par les gaz à épu rer; le refroidissement de ce sable est réalisé par une circulation d'eau dans la double en veloppe 67 du réfrigérant, cette eau entrant en 68 pour sortir en 69, l'eau et les gaz épurés ne pouvant d'ailleurs jamais être en contact.
Cette opération du refroidissement, qui pour- rait être longue en raison de la faible con- ductibilité calorifique du sable, est accélérée par des tubes réfrigérants 70 disposés de ma nière à pénétrer convenablement au centre de la masse pulvérulente, et dans lesquels circule le courant d'eau froide amené par des tubes 71 comme le montre très clairement la fig. 9.
Lorsque le sable est refroidi, il est évacué du réfrigérant à l'aide d'une vanne pneuma tique 72 et il est reçu dans un réservoir 73 construit pour supporter la pression des gaz; un couvercle amovible 74 permet finalement l'enlèvement manuel du sable à l'aide d'une raclette.
L'équilibre de pression entre la tré mie 58 et le réservoir 73 est obtenu, avant l'ouverture de la vanne pneumatique, par la chasse d'air comprimé dont est munie celle-ci, et cet équilibre est vérifié au moyeu du ma nomètre 75; au surplus, un robinet de dé charge 76 permet, le cas échéant, de provo quer un abaissement de pression dans le réser voir 73, afin de faciliter la chute du sable pollué pour le cas où il se serait légèrement aggloméré.
Il est à noter que ce dispositif d'évacuation du sable à sec peut aussi bien être remplacé par un extracteur hydraulique analogue à ce lui décrit ci-dessus et utilisé pour l'extraction des cendres chaudes de la chambre de com bustion, et l'on conçoit évidemment que le fonctionnement de l'un o11 l'autre dispositif est exactement identique quelle que soit la matière granuleuse: cendres, ou sable, à éva cuer.
L'extraction à sec offre toutefois l'avan tage d'éviter toute production de vapeur d'eau dont une partie risquerait d'être entraînée par les gaz produits dans la chambre de com bustion ou traitée dans le dépoussiéreur.
Installation for supplying a gas turbine with pressurized gases resulting from the pressurized combustion of pulverized coal. The present invention relates to an installation for supplying a gas turbine with pressurized gases resulting from the pressurized combustion of pulverized coal.
This installation is characterized by a cylindrical combustion chamber with a vertical axis having a casing cooled externally by compressed air serving to ensure the combustion under pressure of the pulverized coal, and arranged so that the combustion gases are partially cooled. having to leave it, and by a sand dust collector through which these pressurized gases pass before their admission to the turbine.
The drawing represents, by way of example, an embodiment of the installation according to the invention, as well as a variant of detail (this embodiment.
The, fig. 1 schematically represents the whole of this embodiment.
Fig. 2 shows a vertical section of the combustion device of this embodiment.
Fig. 3 is a vertical sectional view of a variant of the combustion device of FIG. 2.
Fig. 4 is a detailed view of the device for supplying coal to the combustion chamber.
ha fig. 5 shows, in detail, the hydraulic extractor ensuring the evacuation of the ash ('ii from the combustion chamber. Fig. 6 shows, in vertical section, the dust collector of this embodiment.
Fig. 7 is a view also in vertical section, but on a large scale, of an element of this dust collector.
Fig. 8 shows the device supplying the dust collector with filtering sand.
Fig. 9 shows a cooling device and a polluted sand extraction device connected to the lower end of the dust collector.
The installation shown in fig. 1 includes a combustion device arranged to operate under the best conditions the combustion under pressure of the pulverized coal methodically introduced. In this device and a dust collector 2, interposed on the pipe 3 leading to the turbine the hot pressurized gases produced in chamber 1, and intended for the purification of these gases.
The device of. combustion which can be seen in detail in fig. 2 is composed of two parts: a cylindrical body 1 which carries connecting tubes for different accessories and a cylindrical base 4, joined to the body 1 by a joint, and in which the separation of the largest ashes takes place and the departure of gas. Practically, these two parts might as well form one body.
In the body 1 is disposed a cylindrical casing with a vertical axis made of refractory steel 5 which delimits the combustion chamber and which leaves between it and the wall of the body 1 a space of annular section in which circulates the pressurized air necessary for both. combustion than cooling, this air being uniformly distributed by means of the helical ribs 6, the body 1 is thus withdrawn from the radiation of the flame. The two parts are closed at their upper part by bottoms fitted one into the other, sealing being ensured by a stuffing box.
The outer base carries a connection for the pulverized coal burner 7, as well as two connections 8-8 for the supply of this burner with primary air and secondary air. An ignition manhole 9 for an oil burner allows the installation to be started using a torch, and this manhole is closed by a quick-operable cover.
The casing 5 forming the wall of the combustion chamber is provided with a series of small nozzles 10 arranged in several rows for the entry of tertiary air; some of these nozzles have a jet penetrating tangentially into the combustion chamber and the others have a mixed jet, that is to say half-radial and half-tangential.
The air enters the combustion chamber through the nozzles of the first kind in flat helical blades driven by a rotational movement which presses them against the casing 5 so that a layer of air is formed in the chamber. inner side of the combustion chamber wall.
The purpose of these nozzles is to contribute to the cooling of the combustion chamber since, as can easily be understood, the sheet metal of the casing 5 is rather intended to ensure combustion as therefore always surrounded by two layers of constantly renewed air from a compressor:
one circulating at low speed in the space of annular section created between the casing 5 and the wall of the body 1, the efficiency of this circulation being moreover increased by the helical ribs 6, the other is moving at high speed inside the chamber under the action of tangential jets.
As for the mixed jet nozzles, they are full and the stirring of gases, their action having the effect of imparting to the whole mass lin rapid rotational movement which causes the relative sliding of the various layers and.
promotes, therefore, the diffusion of oxygen in the gas atmosphere and around the coal grains. They also help to cool the gases to the temperature set for their use in the turbine.
The combustion device shown in FIG. 2 could be replaced by the variant shown in fig. 3, in which the internal cooling of the combustion chamber is carried out by means of a screen of serpentine tubes 11 disposed inside this chamber; a pump, not shown, creates in this coil an active circulation of water which enters at 12 to exit at 13, this circulation being able to be regulated so as to have at the outlet a given temperature, or even steam , remaining usable for any purpose.
The vertical cylindrical casing 5 delimiting the combustion chamber nevertheless still has a certain number of nozzles as in FIG. 2; upper nozzles 14, in a reduced number, allow the entry of secondary air into the flue under combustion, and the lower row 15 is used for the entry of tertiary air intended to bring the temperature of the burnt gases back to the value fixed for their use in the turbine.
The base 4, see fig. 2 and 3, is also fitted internally with a refractory steel -protection liner 16 externally carrying the air circulation propeller similar to the helical ribs 6; all of the compressed air necessary for the operations is placed at 17 at the lower part of the base, so as to circulate throughout the device from the bottom to the top. The combustion chamber opens at its lower end into the dust collection chamber formed in the base.
The casing 5 is extended to form the sheath 18 which guides the burnt gases and forces them to rise, and thus facilitates the precipitation of the heaviest ashes in the lower part forming a hopper; the ashes are immediately evacuated through the orifice 19, while the gases rise around the furnace reau at a moderate speed to escape through the pipe 20 partially masked by a baffle 21 which aims to lengthen the path as much as possible vertical.
From the pipe 20, the gases pass through the pipe 3, fig. 1, to the dust collector, then to the turbine.
In the base 4 is formed an opening 22 through which the gases accidentally produced are released and arrive in an expansion valve 23, fig. 1, intended to avoid the effects of an accelerated internal deflagration of the mixture of pressurized air and pulverized coal, and from there to the open air through the exhaust 24.
The combustion chamber is supplied with pulverized coal by a device mounted above it and which has been shown in detail in FIG. 4.
This device comprises a storage hopper 25 which distributes the pulverized coal to two airtight airlocks 26, the filling of which is effected by opening a cover bolted to my rapid operation, and which are alternately in the loading and operating position. A pneumatic valve 27 is fitted to the lower part of each airlock allowing the pulverized coal to be delivered at any time to a panty 28 which brings it to a distributor 29 controlled by a small electric motor 30;
from there, the coal flows through a flexible pipe 31 to the burner 7, fig. 1, via the injector 32 disposed slir the primary air pipe supplying said burner.
This device allows the continuous operation of the combustion chamber by the very fact that the pulverized coal can be introduced into said chamber despite the pressure prevailing inside, and whatever its consumption and the duration of operation.
On the other hand, the heavy ashes precipitated at the lower part of the base of the combustion device are evacuated by means of a hydraulic extractor which can be seen schematically in FIG. 1 and in more detail in FIG. 5.
This extractor comprises a reservoir 33 fixed under the orifice 19, fig. 2 and 3, and in which the ashes fall directly to be instantly cooled in a water bath which is constantly renewed. The heat produced by the fall of these particles at high temperature is actually quite low; it rises vertically, but cannot pass into the combustion chamber as a result of the arrangement of the deflector 34 which forces it to cap in the tank where it is immediately condensed by the pulverized water at 35.
The water level in the tank is kept constant by means of the float 36 actuating the automatic water inlet regulator 37. The spray water to which the condensation water is added causes the ash through a screened tube 38 which opens into the open air through the nozzle 39 provided with a small diameter, in order to maintain the pressure in the balloon; the evacuation is continuous and without possible obstruction due to the large volume of water used in relation to the volume of ashes.
As for the ashes, which could have clumped together or which are too large to pass through the strainer, they finally fall at 40 in front of a manhole which allows their periodic removal.
If, exceptionally, a certain quantity of steam produced by the extinguishing of the ashes were to enter the combustion chamber despite everything, its presence in the burnt gases intended to feed the turbine would have no adverse consequences, this quantity cannot be that very low already due to the insignificance of the vaporization in the tank.
The: dust collector 2, fig. 1 and 6, comprises a cylindrical outer wall formed by means of two coaxial envelopes 41 and 42, and is closed at its upper part by a spherical cap and at its. lower part by a conical hopper. Two pipes 3, diametrically opposed, allow the entry of the raw gases coming from the combustion chamber 1 and the exit of the purified gases to the gas turbine. The space of annular section between the envelopes 41 and 42 is permanently traversed by a stream of compressed air, the inlet of which is at 43 and the outlet at 44.
The envelope 42 forms an enclosure for the treatment of gases at high temperature, while the outer envelope 41 sup carries the pressure.
In the enclosure delimited by the wall 41, 42 are arranged superposed filter elements, the number of which varies according to the flow rate of the gases which must be purified. Each of these elements comprises a tronconi tray 45 having its large base facing upwards and carrying a layer of sand, and above each tray are circular channels 46, the lower edges of which allow the sand to flow down following its path. natural slope, successive steps being thus produced between the different channels of the same plateau.
These channels are interconnected, in the radial direction, by a number of tubes 47, fig. 7, which put them in communication with a peripheral annular chamber 48, the lower annular chamber communicates by vertical tubes 49 with the arrival of the raw gases, and similar tubes communicate all the annular chambers on perimeter, so that the gases rough can circulate on all floors.
Likewise, the interior chambers formed by the voids existing around the channels 46 are joined by other vertical tubes 50, allowing the circulation of the purified gases which finally flow through the lower plate.
The clean sand is admitted at 51 to the upper part of the dust collector and is first introduced into the reserve compartment, then from there into the space of annular section left between the outer wall 41, 42 and the walls of the annular chambers 48 connected to the outer edges of the trays 45 to supply the various trays 45 on which it is spread. The inner edges of the trays 45 are connected to a central duct having openings 52 at each tray.
These openings are normally closed by movable drawers 53 serving to keep the layers of sand in position; these drawers are moved vertically by means of a single rod 54 which can be maneuvered using the steering wheel 55. However, the control of one or the other of these drawers is independent of that ( all the others, ensured that it is by a selector lever 56 which makes it possible to bring the tabs carried by the rod 54 in front of corresponding notches provided for the drawers 53;
by a simple rotation followed by the lifting of the rod by means of the flywheel 55, the sand is therefore evacuated to the desired stage, this evacuation taking place by gravity in the central duct in which the drawers slide. The seal is provided by a labyrinth seal 57 mounted on the control rod of the drawers, fig. 6.
The gas circulation is easily understood by following the direction of the arrows, fig. 6 and 7. The raw gases admitted in 3 enter at each stage in the annular chambers 48, and cross the layer of sand in steps where they deposit the dust which they hold in suspension, then exit into the interior chambers, they pass successively from one chamber to the other by the tubes 50 which make them communicate, to end in the last place at the outlet pipe 3.
When the sand is too polluted, which can be verified by the variation in pressure drop between the gas inlet and outlet, a certain quantity is made to flow by operating the drawers, this maneuver being done, preferably, stage by stage to avoid that the in of ei-5 # remains more clogged than the others, which could happen if the spools were discharging simultaneously in the central tube; the polluted sand falls into the conical hopper 58 forming the bottom of the dust collector, from where it is then extracted by the device which will be described later.
The adjustment of the maximum size of the particles that can be tolerated in the gases after purification is done very simply by choosing a suitable sieving of the sand and by adjusting the speed of passage of the gases, as well as the length of their path, which is possible to delimit by the dimensions of the device.
As sand is one of the few materials able to withstand high temperatures without damage, the filtering power remains the same whatever the operating temperature. On the other hand, the cylindrical shape of the apparatus lends itself well to the adoption of high pressures, hence the possibility of treating gases having very variable characteristics.
Furthermore, the clean sand is introduced at 51 at the upper part of the dust collector by means of a device shown in FIG. 1 and a little more in detail in fig. 8. It consists of a loading hopper 59 provided with the register 60, a pressurized airlock 61 which can be isolated by a pneumatic valve 62, and a distributor 63 which makes it possible to discharge a determined quantity of sand when its level in the dust collector becomes insufficient. This dispenser comprises a balanced funnel 64, the frame of which is articulated at 65 where a needle moves in front of a graved dial by which one realizes, from the outside, the position of the funnel, between its two extreme positions, depending on the degree of filling of the dust collector.
On the other hand, the polluted sand which the periodic operation of the drawers causes to fall into the bottom of the dust collector is extracted therefrom by means of the device shown in FIG. 9.
A refrigerant 66 is connected directly to the lower end of the conical hopper 58 forming the bottom of the dust collector. and in which flows the polluted sand brought to a high temperature by the gases to be purged; the cooling of this sand is carried out by circulating water in the double casing 67 of the refrigerant, this water entering at 68 to exit at 69, the water and the purified gases also never being able to be in contact.
This cooling operation, which could take a long time because of the low heat conductivity of the sand, is accelerated by cooling tubes 70 arranged so as to penetrate suitably in the center of the pulverulent mass, and in which the current circulates. of cold water supplied by tubes 71 as shown very clearly in FIG. 9.
When the sand is cooled, it is discharged from the refrigerant by means of a pneumatic valve 72 and it is received in a tank 73 constructed to withstand the pressure of the gases; a removable cover 74 finally allows manual removal of the sand using a squeegee.
The pressure balance between the hopper 58 and the tank 73 is obtained, before the opening of the pneumatic valve, by the compressed air flush with which the latter is provided, and this balance is checked at the hub of the meter 75; moreover, a discharge valve 76 makes it possible, where appropriate, to cause a drop in pressure in the tank see 73, in order to facilitate the fall of the polluted sand in the event that it has slightly agglomerated.
It should be noted that this device for removing the dry sand can equally well be replaced by a hydraulic extractor similar to that described above and used for the extraction of hot ashes from the combustion chamber, and the it will obviously be understood that the operation of either device is exactly the same whatever the granular material: ash, or sand, to be evacuated.
However, dry extraction offers the advantage of avoiding any production of water vapor, part of which might be entrained by the gases produced in the combustion chamber or treated in the dust collector.