FR2519116A1

FR2519116A1 - Combustor for powdered fuel - has ignited powder mixed with incoming jet of pressurised air

Info

Publication number: FR2519116A1
Application number: FR8222131A
Authority: FR
Inventors: Angel Alvarez Diaz
Original assignee: Ceramica Tecnica SA
Current assignee: Ceramica Tecnica SA
Priority date: 1981-12-30
Filing date: 1982-12-30
Publication date: 1983-07-01
Also published as: ES8300397A1; ES509025A0

Abstract

The combustor has an injector for pressurised air (1) with an adjusting valve (3) in front of the burner mouth (5) of the combustion chamber (C). It feeds across a chamber (4) in which the injector nozzle projects. This communicates directly with the combustion chamber across a pipe (6). Into this fits a pipe (9) feeding powdered solid fuel which is near the entry mouth, near the joint of the pipe (6) and a feed (8) for solid fuel. This contains an igniter (13), such as a burner or pilot light.

Description

La présente invention se rapporte à un nouveau dispositif qui peut titre utilisé pour la combustion- de toutes les Ca- tégories de combustibles solides pulvérisés, qui permet d'obtenir une combustion parfaite et d'un rendement relevé et permet en mye temps de réduire considérablement le volume des chambres de combustion des appareils ou installations auxquels il s'applique. The present invention relates to a new device which can be used for the combustion of all categories of pulverized solid fuels, which makes it possible to obtain perfect combustion and a high yield and allows in mye time to considerably reduce the volume of the combustion chambers of the appliances or installations to which it applies.

La difficulté principale qui se présente dans la combustion des combustibles solides réside dans la difficulté de l'allumage, du fait que le combustible parvent au bradeur pratiquement froid et que, pour assurer sa combustion totale, il est nécessaire de former de grandes flammes qui exigent naturellement des volumes de chambres de combustion de fours correspondantes, alors qutelle ne représente pas un trop grave inconvénient dans les grands fours industriels cette particularité est désavantageuse dans le cas des générateurs de vapeur, fours de petite capacité, chaudieres et analogues, dans lesquels le volume disponible est toujours limité aux dimensions de l'appareil ou de l'installation. The main difficulty which arises in the combustion of solid fuels resides in the difficulty of ignition, in that the fuel reaches the burner practically cold and that, to ensure its total combustion, it is necessary to form large flames which require naturally volumes of combustion chambers of corresponding ovens, while this does not represent a too serious drawback in large industrial ovens this feature is disadvantageous in the case of steam generators, small capacity ovens, boilers and the like, in which the volume available is always limited to the dimensions of the device or installation.

Le dispositif suivant l'invention vise à remédier å cet inconvénient sans entratner aucune réduction du rendement de la combustion mais, au contraire, en la facilitant considérablement, du fait qu'il permet d1amener-le combustible aux brû- leurs dans un état de pre-allumage, sans avoir à recourir pour cela à des éléments étrangers ni à des appareils additionnels qui pourraient accrottre le prix des installations, et en mettant à profit les gaz chauds qui proviennent de la chambre de combustion. The device according to the invention aims to remedy this drawback without causing any reduction in the efficiency of combustion but, on the contrary, by considerably facilitating it, because it makes it possible to bring the fuel to the burners in a state of pre -ignition, without having to resort to it for foreign elements nor to additional apparatuses which could increase the price of the installations, and by taking advantage of the hot gases which come from the combustion chamber.

Le dispositif suivant l'invention est essentiellement constitué par un injecteur d'air sous pression, de préférence équipé d'une soupape de réglage.du débit, face & la bouche de brûleur de la chambre de combustion, bouche qui présente de son côté une forme élargie ou évasée et par une chambre avant, dans laquelle débouchent la buse de l'injecteur et qui est en outre en communication avec un conduit ou une tuyère qui com munique & son tour avec la chambre de combustion. The device according to the invention essentially consists of a pressurized air injector, preferably equipped with a flow control valve, facing the burner mouth of the combustion chamber, which mouth has on its side a enlarged or flared shape and by a front chamber, into which the injector nozzle opens and which is also in communication with a duct or a nozzle which in turn communicates with the combustion chamber.

C'est à ce conduit ou à cette tuyère qu'on fait arriver le combustible pulvérisé, de manière que celui-ci subisse l'action calorifique des gaz provenant de la chambre de combustion et est porté à une température qui détermine son inflammation préalable, avant d'etre entratné par la pression impulsion de l'air sous pression que lton fait pénètre dansla bouche du brûleur. It is at this conduit or this nozzle that the pulverized fuel is made to arrive, so that it undergoes the calorific action of the gases coming from the combustion chamber and is brought to a temperature which determines its prior ignition, before being driven by the impulse pressure of the pressurized air which it enters enters the mouth of the burner.

Pour compléter, on dispose éventuellement une entre d'airzadditionnelleS avantageusement équipée d'une vanne de réglage, en amont de l'entrée de combustible solide pulvérisé, pour favoriser si nécessaire ltentraSnement de ce combustible vers la bouche du brtleur. To complete, there is optionally an airzadditionnelS inlet advantageously fitted with an adjustment valve, upstream of the inlet of solid fuel sprayed, to promote if necessary the training of this fuel towards the burner mouth.

A proximité de l'entrée des gaz provenant de la chambre de combustion, il est prévu de placer un chaleur ou dispositif d'allumage approprié pour amorcer la combustion du combustible au moment de la mise en marche de l'appareil ou l'installation dont il s'agit et dont la veilleuse, le bradeur ou équivalent pourra 8tre.éteint ultérieurement, lorsqu'on aura atteint la température de régime et, à cette fin, il est également prévu d'agencer éventuellement des dispositifs de réglage automatique ou de commande qui sont nécessaires pour l'efficacité du fonctionnement de ce dispositif. Near the gas inlet from the combustion chamber, provision is made to place a suitable heat or ignition device to initiate combustion of the fuel when the appliance or installation is started up. it is a question of which the pilot light, the bradeur or equivalent may be extinguished later, when the operating temperature has been reached and, for this purpose, provision is also made for optionally arranging automatic adjustment or control devices. which are necessary for the efficient functioning of this device.

Enfin, il est également prévu de disposer dans le conduit ou la tuyère d'amenée des gaz provenant de la chambre de combustion une vanne appropriée pour le réglage du débit de ces gaz. Finally, it is also planned to have in the conduit or the nozzle for supplying gases from the combustion chamber a valve suitable for adjusting the flow rate of these gases.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre. Le dessin annexé représente à titre d'exemple une installation à laquelle le dispositif suivant l'invention est appliqué. Other characteristics and advantages of the invention will appear during the description which follows. The accompanying drawing shows by way of example an installation to which the device according to the invention is applied.

Suivant l'invention, le dispositif est essentiellement constitué par un injecteur 1 alimenté en air sous pression par un ventilateur impulseur 2 et dans le conduit duquel est disposée une vanne due réglage 3 destinée à règler le débit d'air. According to the invention, the device is essentially constituted by an injector 1 supplied with pressurized air by an impeller fan 2 and in the duct of which is arranged a regulating valve 3 intended to regulate the air flow.

La buse de l'injecteur 1 est disposée à l'intérieur d'une chambre 4, placée en avant de la bouche de brtleur 5, qui débouche avec une forme évasée dans la chambre de combustion C, l'injecteur 1 formant, en combinaison avec la chambre 4, un tube de Venturi dont l'action s'exerce sur un conduit ou une tuyère 6, qui fait communiquer la chambre 4 avec la chambre de combustion C à travers la vanne de réglage 7. The nozzle of the injector 1 is disposed inside a chamber 4, placed in front of the burner mouth 5, which opens with a flared shape in the combustion chamber C, the injector 1 forming, in combination with the chamber 4, a Venturi tube whose action is exerted on a duct or a nozzle 6, which communicates the chamber 4 with the combustion chamber C through the adjustment valve 7.

Avec la tuyère 6 communique également un autre conduit 8 par lequel on introduit dans cette tuyère le combustible pulvérisé provenant d'un alimentateur approprié et qui descend par un conduit 9, lequel est également équipé d'une vanne de réglage 10. Another nozzle 8 also communicates with the nozzle 6 through which the atomized fuel from a suitable feeder is introduced into this nozzle and which descends through a conduit 9, which is also equipped with an adjustment valve 10.

Le conduit 8 communique, à sa partie amont avec une entrée d'air 11 équipée d'une vanne de réglage 12, servant à assurer un apport d'air supplémentaire pour faciliter l'entrai- nement du combustible dans le cas ob c'est nécessaire, ainsi qu'on le verra plus bas. The duct 8 communicates, at its upstream part with an air inlet 11 equipped with an adjustment valve 12, serving to provide an additional air supply to facilitate the fuel entrainment in the case where it is necessary, as will be seen below.

Au point de confluence entre les conduits 6 et 8, est disposé une veilleuse, un bradeur ou équivalent 13 destiné à faciliter l'allumage pour la mise en marche. At the point of confluence between the conduits 6 and 8, is arranged a pilot light, a bradeur or equivalent 13 intended to facilitate the ignition for starting.

Le dispositif ainsi constitué fonctionne de la façon suivante
L'injecteur 1 introduit l'air pulsé par le ventilateur 2 dans la bouche de bradeur 5 et, par effet Venturi, cet air pulsé engendre dans la chambre 4, une dépression qui se transmet dans le conduit ou la tuyère 6, en provoquant ltentråne- ment du combustible solide pulvérisé acheminé par le conduit 9, 8, ainsi qu'une aspiration des gaz de la chambre de combustion.The device thus constituted operates as follows
The injector 1 introduces the air blown by the fan 2 into the mouth of the valve 5 and, by the Venturi effect, this blown air generates in the chamber 4, a vacuum which is transmitted in the duct or the nozzle 6, causing the inlet - sprayed solid fuel supplied by line 9, 8, as well as a suction of the gases from the combustion chamber.

Le combustible pulvérisé est mélangé à la fois avec une petite quantité d1air qui entrera par le conduit 11, convenablement réglé par la vanne 12. L' air chaud provenant de la chambre de combustion échauffe donc le combustible qui entre par le conduit 8, en le portant à la température d'allumage et en faisant débuter la combustion (précombustion) au moment oA le combustible atteint la chambre 4. The pulverized fuel is mixed at the same time with a small quantity of air which will enter through the pipe 11, suitably regulated by the valve 12. The hot air coming from the combustion chamber therefore heats the fuel which enters through the pipe 8, by bringing to the ignition temperature and causing combustion to begin (pre-combustion) at the time when the fuel reaches chamber 4.

De cette façon, la flamme produite dans cette zone ou chambre 4:revoit tout l'air nécessaire pour assurer la combustion complète dans la bouche de brûleur 5. Ainsi qu'il est facile de le comprendre, l'air fourni par l'injecteur 1 représente la plus grande fraction de l'air total et c'est lui qui entrain et projette la flamme vers l'intérieur de la chambre de combustion C. In this way, the flame produced in this zone or chamber 4: reviews all the air necessary to ensure complete combustion in the burner orifice 5. As it is easy to understand, the air supplied by the injector 1 represents the largest fraction of the total air and it is it which entrains and projects the flame towards the interior of the combustion chamber C.

Si le cycle démarre alors que l'appareil est froid,-il est nécessaire de commencer par allumer la veilleuse ou le bradeur 13, et de le laisser allumé jusqu'à ce que le dispositif ait atteint sa température de régime ou de travail et, ce moment, on pourra éteindre le brûleur 13, le cycle continuant ensuite de façon autonome.Le fonctionnement du brû- leur 13 est facile à règler au moyen des commandes appropriées, sans que le dispositif ne risque de s'éteindre ultérieurement.
Les éléments constitutifs de l'installation étant ainsi construits et agencés, il est facile de comprendre que le débit d'air introduit par l'injecteur 1, ainsi que sa pression, peuvent etre facilement réglés au moyen de la vanne 3, en fonction de la quantité de chaleur que l'on désire produire et de la température qu'on désire obtenir à l'intérieur de la chambre de combustion C.If the cycle starts while the appliance is cold, it is necessary to start by lighting the pilot or the brader 13, and leaving it on until the device has reached its operating or working temperature and, At this time, the burner 13 can be turned off, the cycle then continuing autonomously. The operation of the burner 13 is easy to regulate by means of the appropriate controls, without the risk of the device being extinguished later.
The components of the installation being thus constructed and arranged, it is easy to understand that the air flow introduced by the injector 1, as well as its pressure, can be easily adjusted by means of the valve 3, depending on the quantity of heat that one wishes to produce and the temperature that one wishes to obtain inside the combustion chamber C.

De mme, il est possible de régler le débit d'air pri maire qui correspond au débit de l'air chaud ou des gaz qui proviennent de la chambre de combustion C, plus l'air apporté par le conduit 11, par réglage des vannes 7 et 12 respectivement, afin d'obtenir une relation appropriée entre ce mélange et l'air secondaire introduit au moyen de l'injecteur 1. Ces réglages peuvent avantageusement, bien que non nécessairement, s'effectuer de façon automatique, si l'on monte à cet effet les appareils de commande nécessaires qui commandent les vannes de commande précitées. Likewise, it is possible to regulate the primary air flow which corresponds to the flow of hot air or gases which come from the combustion chamber C, plus the air supplied by the duct 11, by adjusting the valves. 7 and 12 respectively, in order to obtain an appropriate relationship between this mixture and the secondary air introduced by means of the injector 1. These adjustments can advantageously, although not necessarily, be carried out automatically, if one For this purpose, the necessary control devices which control the above-mentioned control valves are fitted.

De même, la quantité de combustible pulvérisé peut être réglée, par action manuelle ou automatique, au moyen de la vanne io, et également en fonction de la quantité de chaleur à pro duire et de la température à obtenir dans la chambre de combustion C. Likewise, the quantity of pulverized fuel can be adjusted, by manual or automatic action, by means of the valve io, and also according to the quantity of heat to be produced and the temperature to be obtained in the combustion chamber C.

Ainsi qu'il est facile de le comprendre à 1a lecture de ce qui a été exposé, l'inflammation préalable du combustible dans la chambre 4, qui est une conséquence du chauffage réalisé dans le conduit ou la tuyère 6, permet-d'utiliser des flammes beaucoup plus courtes que celles que lton utilise dans les dispositifs de combustion habituels, ce qui apporte la possibilité de réduire les dimensions et le volume général des chambres de combustion et, par conséquent, des appareils auxquels le dispositif s'applique. Par ailleurs, dans le cas où le dispositif est appliqué à un générateur, un four, une chaudière ou équivalent déjà existant, la chambre de combustion, qui est dans la majeure partie des cas, celle qui est prévue dans ces appareils ou installations, n'a pas à être modifiée, puisqu'il suffit d'étudier les points les mieux appropriés pour le montage du dispositif afin d'obtenir les effets désirés. As it is easy to understand from reading what has been exposed, the prior ignition of the fuel in the chamber 4, which is a consequence of the heating carried out in the duct or the nozzle 6, makes it possible to use much shorter flames than those used in conventional combustion devices, which makes it possible to reduce the dimensions and the general volume of the combustion chambers and, consequently, of the appliances to which the device applies. Furthermore, in the case where the device is applied to an already existing generator, oven, boiler or equivalent, the combustion chamber, which is in most cases, that which is provided in these devices or installations, n 'does not have to be modified, since it suffices to study the most suitable points for mounting the device in order to obtain the desired effects.

Claims

1 - Combustion device for pulverized solid fuels, characterized in that it is essentially constituted by a pressurized injector (1), preferably equipped with a valve (3) for adjusting the flow rate, placed opposite the mouth of the bradeur ( 5) of the combustion chamber (C), with which it communicates through a chamber (4) into which opens the nozzle of said injector and of an enlarged or flared part or mouth, said chamber (4) being in communication direct with the combustion chamber (C) through a pipe or nozzle (6> into which a pipe (9) conveying the pulverized solid fuel also opens.

2 - Device according to claim 1, characterized in that the junction of the conduit or nozzle- (6) which communicates the chamber (4) of the injector with the combustion chamber (C) is located at a point close to the However, near the point of confluence of the conduit (6) and the conduit (8) for the arrival of solid fuel, an appropriate inlet is advantageously fitted with an appropriate ignition device (13), for example a pilot light, a burner or equivalent, to start the device.

3 - Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the conduit (9) for conveying the pulverized solid fuel is connected to the conduit (8) for the arrival of said fuel, which opens directly above said first aforementioned conduit, preferably through an appropriate adjustment valve (10).

4 - Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the pipe which conveys the solid fuel sprayed to the pipe or to the nozzle (6) establishing communication between the chamber (4) of the injector and the combustion chamber (C) is preferably connected to an outside air inlet (11) which is advantageously also provided with a flow control valve (12).

S - Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the conduit or the nozzle (6) which communicates the chamber (4) of the injector with the combustion chamber (C) is also advantageously equipped an adjustment valve (7).