Dispositif de combustion pour combustibles solides. La présente invention a pour objet un dispositif de combustion pour combustibles solides, notamment pour turbines à. gaz, com prenant une chambre de charge du c ombras . tible, un foyer, une zone de sortie des pro duits de la combustion et. des admissions sé parées pour le comburant et l'air secondaire.
Suivant l'invention le comburant est admis sous pression et dans la même direction que le combustible et que d'autre part la zone de sortie est enveloppée par un manteau réfrigé rant dans lequel circule comme fluide réfrigé rateur l'air secondaire dont la sortie du man teau s'effectue de façon à ce que les produits de la combustion provenant de la.
zone de sortie puissent se mélanger avec l'air secon daire et permettre à la combustion de se par faire à l'extérieur du foyer.<B>A</B> la zone de combustion l'air cède son oxygène lors de la combustion des produits de distillation et se charge de CO,, entre dans la, zone de réduc tion d'où, par suite de la réaction de COz sur le coke incandescent, l'air sort chargé de C0, traverse la zone des cendres et scories et sort. du foyer riche en C0, où l'air secondaire, qui au préalable a refroidi au moins une partie des parois du foyer, sert de comburant au gaz produits dans le foyer.
Le dessin annexé représente schématique ment et à titre d'exemple une forme d'exé cution du dispositif, objet. de l'invention, ainsi que deux applications du dispositif Irionté dans le circuit d'une turbine.
La fig. 1 est une coupe du dispositif. Les<U>fi,),.</U> 2 et 3 montrent le dispositif monté dans le circuit d'une turbine.
Dans la fig. 1, la chambre de charge 1 est alimentée en combustible par un silo 2 muni d'une écluse rotative. En 3 arrive le combu rant. 4, 5, 6, 7 et 8 sont. différentes zones dans le foyer, limité par des parois tronconiques 9 et 1.0. La paroi 9 et une paroi 11 limitent une chambre dans laquelle entre sous 12 l'air secondaire qui joue le rôle de fluide réfrigé rateur et qui en sort par une ouverture an nulaire 13. Une autre entrée d'air secondaire s'effectue par l'ouverture 14, cet air circule dans la chambre limitée par la paroi 10 et irnë paroi 15, puis sort par une ouverture annulaire 16.
Les deux chambres ci-dessus jouent. le rôle de manteau réfrigérateur. Sous <B>17</B> nous avons une ouverture par laquelle sortent les gaz chauds produits dans le brû leur. 18 est le cendrier récoltant les scories et cendres sortant du foyer par une ouverture annulaire 19 limitée par les parois 9 et 10.
Le fonctionnement du brûleur est le sui vant: Le combustible est, distribué par le silo 2, il entre dans la chambre de charge et arrive dans la zone 4. Le comburant entre par 3 et traverse la zone de combustible 4. Les zones 5, 6, 7 et 8 sont successivement des zones de dis tillation, de combustion des produits de dis tillation, de combustion du coke résidu solide de la distillation, et zone .de cendres, restant après la combustion du coke.
La zone de combustion 6 chauffe par ra diation l'air et le charbon de la zone 5, ce dernier distille. Les gaz produits sont, entraî nés par 1-'air de combustion réchauffé dans la zone 6 où ils brûlent., formant du C0." et du H90. Le coke incandescent. de la zone 7, résidu solide de la combustion dans la zone 6 en contact avec le C0. donnera la réaction CO. + C = ? CO avec abaissement de la tem- pérature. Cette réaction a. lieu dans la zone 7.
Les résidus solides de la combustion du coke, soit les cendres et scories, se trouvent dans la zone 8. De cette zone sortent, d'une part, des gaz chauds riches en CO et les cen dres et scories.
Les gaz, en sortant par l'ouverture 19, se trouvent enveloppés par l'air secondaire ayant refroidi les parois du foyer. Les pro duits gazeux combustibles, au contact avec l'air secondaire, s'oxydent avec dégagement de chaleur.
L'expulsion des scories peut être facilitée en imprimant au cône inférieur un motive- ment. de rotation combiné avec un mouvement axial oscillant. Ce dispositif n'a pas été repré senté. Dans une autre foi-ne d'exécution, le cône pourrait être constitué par des segments mobiles dont. l'emploi dans certains gazogènes est,connu. Ces dispositifs mécaniques ne chan gent en rien le principe du fonctionnement clu brûleur.
Les avantages de ce type de brûleur, constatés au cours d'essais, sont les suivants Les gaz de distillation, la suie, les gou- drons, entraînés par le comburant au travers d'une zone de coke incandescent permettent la transformation complète desdits produits en gaz combustibles. Les gaz produits dans le foyer sortent de celui-ci et sont mis en con tact direct. avec de l'air secondaire pré chauffé, ce qui facilite leur combustion to tale. La zone de réduction amène un abaisse ment de la température du foyer. Les gaz sortant du foyer et l'air secondaire ont une direction facilitant la. séparation des cendres ct des scories.
Cette dernière est. en outre accélérée par le changement de direction. La. gazéification et la réduction dans le foyer, puis la combustion à l'extérieur du CO per mettent un abaissement de la température moyenne du foyer et l'emploi pour la cons- ïruction de matériaux métalliques. Cette dis position du brûleur permet son application directe aux turbines à gaz, comme générateur d'énergie calorifique.
Les températures ma- ::inia actuellement admissibles pour les gaz chauds à leur entrée dans une turbine sont de 600 à 6._i0 C. De ce fait les gaz de combus tion d'un combustible solide devront être préalablement refroidis par l'air secondaire qui refroidit, au préalable les parois chi foyer et sert de comburant aux gaz sortant. du foyer, puis d'air de dilution.
En jouant sur les débits respectifs du comburant et de l'air secondaire, on peut. ob tenir toute une gamme de températures des gaz chauds, permettant une régulation facile de la turbine à gaz.
Dans les fig. \' et 3 sont représentés deux schémas de montage du dispositif dans le cir cuit d'une turbine à. gaz.
Dans la. fig. \? un compresseur clair 23 est. entraîné par la turbine 21. L'air qui sort du compresseur est réchauffé dans un échan geur de chaleur 25 par les gaz d'échappe ment de la. turbine. L'air, à sa sortie de l'échangeur, est. divisé en deux, l'air servant de comburant 26 et l'air secondaire qui, à son tour, arrive dans le dispositif par les ouver tures 27 et 28.
La fig. 3 est une variante de la fig. 2. Dans ce cas, c'est à. la. sortie du compresseur que l'air est divisé en deux parties. Le com burant passe seul dans l'échangeur de cha leur, tandis que l'air secondaire est. dirigé di rectement au brûleur.
Dans des variantes d'exécution, on peut munir la zone annulaire de sortie des gaz d'une grille en forme de peigne afin d'aug- inenter@la section de passage des gaz tout en diminuant les pertes par imbrûlés, le jeu entre dents du peigne fixant. la dimension des imbrûlés pouvant \sortir. On peut en outre imaginer que l'air secondaire se divise en trois parties au lieu de deux comme ci-dessus représenté, par exemple:
seul. l'air secondaire nécessaire à. la combustion des gaz riches passe au travers des chambres de re1roidisse- ment (lu foyer, tandis que le supplément d'air, nécessaire à l'abaissement de la température, est mélangé aux gaz chauds seulement après la combustion de ceux-ci.
On peut aussi imaginer que le comburant. est préalablement réchauffé avant son entrée dans la chambre de charge et ceci en le fai sant passer à travers une au moins des chambres de refroidissement du foyer.
Dans une autre variante, le dispositif peut être employé pour fournir l'énergie ther mique nécessaire au fonctionnement d'une turbine à gaz ou pour remplacer les foyers actuels des chaudières. Son application à une turbine à gaz permet de substituer au com bustible liquide un combustible solide, comme: anthracite, houille, coke, bois, tourbe, ete., sous forme de tout venant .