FR2586086A1 - Device for combustion of solid fuels - Google Patents

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FR2586086A1
FR2586086A1 FR8512106A FR8512106A FR2586086A1 FR 2586086 A1 FR2586086 A1 FR 2586086A1 FR 8512106 A FR8512106 A FR 8512106A FR 8512106 A FR8512106 A FR 8512106A FR 2586086 A1 FR2586086 A1 FR 2586086A1
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FR
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secondary air
perforation
combustion
air
fraction
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FR8512106A
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Inventor
Olivier Beaumont
Yves Rat
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Societe National Elf Aquitaine
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Societe National Elf Aquitaine
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L9/00Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel 
    • F23L9/02Passages or apertures for delivering secondary air for completing combustion of fuel  by discharging the air above the fire
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23BMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B1/00Combustion apparatus using only lump fuel
    • F23B1/30Combustion apparatus using only lump fuel characterised by the form of combustion chamber
    • F23B1/36Combustion apparatus using only lump fuel characterised by the form of combustion chamber shaft-type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23BMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B5/00Combustion apparatus with arrangements for burning uncombusted material from primary combustion

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Abstract

Device for combustion of solid fuels such as coal, lignite and peat, wood, bark, sawdust, straw, great reed, maize cobs or other agricultural by-products and domestic waste, comprising essentially a boiler with a vertical cylindrical furnace. This device is characterised in that the diameter of the refractory lining is, in its upper part, greatly reduced so as to form a partition comprising in its centre a perforation, and secondary air inlets open into the edges of this perforation. Combustion of solid fuels such as coal, lignite and peat, wood, bark, sawdust, straw, great reed, maize cobs or other agricultural by-products and domestic waste.

Description

La présente invention concerne un dispositif de combustion de combustibles solides tels que le charbon, la lignite et la tourbe, le bois, l'écorce, la sciure, la paille, la canne de Provence, les rafles de mais ou d'autres sous-produits agricoles et des ordures ménagères, comprenant essentiellement une chaudière à foyer vertical cylindrique équipée à sa base d'une grille ou sole par laquelle on introduit l'air primaire de combustion, la partie inférieure du foyer étant entourée d'un revêtement réfractaire. The present invention relates to a device for burning solid fuels such as coal, lignite and peat, wood, bark, sawdust, straw, cane de Provence, corn cobs or other sub-products. agricultural products and household waste, essentially comprising a cylindrical vertical furnace equipped at its base with a grate or hearth through which the primary combustion air is introduced, the lower part of the hearth being surrounded by a refractory lining.

Les combustibles cités ci-dessus sont disponibles à des prix interessants mais le matériel de combustion permettant de les utiliser est généralement cher, encombrant et donc non compatible avec de nombreux sites potentiels, ou encore ont des performances insuffisantes combustion imparfaite, incompatibilité avec des combustibles très humides, nécessite d'accepter un excès d'air de combustion très élevé. The fuels mentioned above are available at attractive prices but the combustion equipment making it possible to use them is generally expensive, cumbersome and therefore not compatible with many potential sites, or else have insufficient performance imperfect combustion, incompatibility with very high fuels humid, requires to accept a very high excess of combustion air.

On connaît des chaudières verticales à tube foyer et tubes de fumée ; dans ces matériels la combustion est réalisée sur une grille ou sole située en bas du tube foyer et à travers laquelle est injectée l'air primaire de combustion. L'injection d'air secondaire est faite sur la périphérie du foyer, au-dessous de la couche de combustible. Dans certaines versions, le bas du tube foyer est garni d'un revêtement réfractaire adoptant la forme d'un tronc dont le rayonnement permet l'utilisation de bois relativement humide (jusqu'à 45% par rapport au poids brut). There are known vertical boilers with fire tube and smoke tubes; in these materials the combustion is carried out on a grate or hearth located at the bottom of the hearth tube and through which is injected the primary combustion air. The secondary air injection is made on the periphery of the hearth, below the fuel layer. In some versions, the bottom of the hearth tube is lined with a refractory lining adopting the shape of a trunk whose radiation allows the use of relatively wet wood (up to 45% compared to the gross weight).

On ' connaît également des réalisations dans lesquelles le revêtement réfractaire comporte en sa partie haute une partie légèrement surplombante par rapport au foyer. There are also known embodiments in which the refractory lining has in its upper part a slightly overhanging part relative to the focus.

Dans tous ces dispositifs, la combustion a lieu presque essentiellement sur la grille ou la majeure partie de l'air de combustion (150% de la stoechiométrie) est apportée sous forme d'air primaire. In all these devices, the combustion takes place almost entirely on the grid or the majority of the combustion air (150% of the stoichiometry) is brought in the form of primary air.

Les fumées s'élèvement ensuite lentement dans le tube foyer, du fait de la large section de celui-ci et l'injection d' air secondaire (représentant une faible partie de l'air total et se faisant depuis la périphérie du foyer) ne provoque pas un brassage énergique des gaz permettant une combustion complète avec excès d'air limité. The fumes then rise slowly into the hearth tube, due to the large section of it and the secondary air injection (representing a small part of the total air and being made from the periphery of the hearth) does not does not cause an energetic mixing of the gases allowing a complete combustion with limited excess of air.

Cette façon d'opérer la combustion des biomasses est inadaptée à leurs propriétés : en effet ces combustibles possèdent un taux de matières volatiles élevé (80% de la matière sèche) qui se dégagent spontanément lors de l'échauffement.This way of operating the combustion of biomasses is unsuited to their properties: in fact these fuels have a high level of volatile matter (80% of the dry matter) which spontaneously emerge during heating.

L'air étant introduit sous la grille et les matières volatiles se dégageant au-dessus de la grille, le mélange de l'air et des matières volatiles est imparfait et il est difficile d'obtenir une combustion complète. As the air is introduced under the grate and the volatiles emerging above the grate, the mixture of air and volatile materials is imperfect and it is difficult to obtain complete combustion.

Enfin, du fait que toute la combustion est réalisée au voisinage de la grille, il ne se développe pas dans la partie haute, une flamme importante, susceptible de rayonner énergiquiment sur les parois du tube foyer et d'assurer une fraction importante de l'échange par rapyonnement. Cette carence doit donc être compensée en aval par la présence d'un échangeur tubulaire important, encombrant et coûteux. Finally, because all the combustion is carried out in the vicinity of the grid, it does not develop in the upper part, a large flame, able to radiate energetically on the walls of the hearth tube and ensure a significant fraction of the interchange exchange. This deficiency must therefore be offset downstream by the presence of a large, bulky and expensive tubular exchanger.

Le but de la présente invention est de procurer un dispositif et un procédé de combustion de ces combustibles solides qui remédie à ces inconvénients, permet d'utiliser pour la combustion une quantité d'air très voisine de la stoechiométrie dans une installation extrêmement compacte. The object of the present invention is to provide a device and a combustion process of these solid fuels which overcomes these disadvantages, allows to use for combustion a quantity of air very close to the stoichiometry in an extremely compact installation.

A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de combustion de combustibles solides tels que le charbon, la lignite et la tourbe, le bois, l'écorce, la sciure, la paille, la canne de Provence, les rafles de mais ou d'autres sous-produits agricoles et des ordures ménagères comprenant essentiellement une chaudière à foyer vertical cylindrique équipé à sa base d'une grille ou sole par laquelle on introduit l'air primaire de combustion, la partie inférieure du foyer étant entourée d'un revêtement réfractaire et sa partie supérieure constituant une zone de combustion secondaire à laquelle sont raccordés des tubes de fumée, caractérisé en ce que le diamètre du revêtement réfractaire est, à sa partie supérieure, fortement réduit de façon à former une cloison comportant en son centre une perforation et, dans les bords de cette perforation, débouchent des arrivées d'air secondaire. For this purpose, the invention relates to a device for burning solid fuels such as coal, lignite and peat, wood, bark, sawdust, straw, cane de Provence, corn cobs or other agricultural by-products and domestic refuse essentially comprising a cylindrical vertical furnace equipped at its base with a grate or hearth through which primary combustion air is introduced, the lower part of the hearth being surrounded by a refractory lining and its upper part constituting a secondary combustion zone to which smoke tubes are connected, characterized in that the diameter of the refractory lining is, at its upper part, greatly reduced so as to form a partition comprising at its center a perforation and, in the edges of this perforation, open outlets of secondary air.

Par rapport aux réalisations antérieures, ce dispositif représente une simplification du fait que l'on reporte toutes les arrivées d'air secondaire au niveau du rétrécissement qui forme ainsi un réel ajutage de brûleur. Compared to previous embodiments, this device represents a simplification of the fact that it reports all the secondary air in the narrowing which thus forms a real burner nozzle.

Selon une antre caractéristique de l'invention les embouchures des arrivées d'air secondaire ont une orientation totalement ou partiellement tangentielle par rapport à la perforation centrale. According to another characteristic of the invention, the mouths of the secondary air inlets have a totally or partially tangential orientation with respect to the central perforation.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention la perforation centrale est partiellement obturée par un noyau central qui laisse aux gaz un passage annulaire et les arrivées d'air secondaire débouchent dans les bords de cette perforation et/ou dans les bords du disque central. According to yet another feature of the invention the central perforation is partially closed by a central core which leaves the gas an annular passage and the secondary air inlets open into the edges of this perforation and / or in the edges of the central disc.

Pour se servir de ce dispositif de façon optimum et conforme à l'invention, pour brûler un combustible dont la proportion d'humidité est inferieure à 25 %, on souffle par la sole une fraction d'air primaire égale de 55 à 80% de la stoechiométrie et, par les arrivées d'air secondaire une fraction d'air secondaire égale à 70 à 50% de la stoéchiométrie, la vitesse des gaz provenant de la zone de combustion primaire et passant par la perforation centrale étant d'au moins 8m/s et étant de préférence comprise entre 10 et 15 m/s et la vitesse de soufflage par les embouchures des arrivées d'air secondaire étant d'au moins 25 m/s et étant de préférence comprise entre 30 et 40 m/s. To use this device optimally and in accordance with the invention, for burning a fuel whose moisture content is less than 25%, the sole blows a primary air fraction equal to 55 to 80% of the stoichiometry and, by the secondary air inlets, a fraction of secondary air equal to 70 to 50% of the stoichiometry, the velocity of the gases from the primary combustion zone and passing through the central perforation being at least 8m and s being preferably between 10 and 15 m / s and the blowing speed by the mouths of the secondary air inlets being at least 25 m / s and preferably being between 30 and 40 m / s.

Le procédé selon l'invention est tout à fait adapte à la combustion de produits très humides et, pour brûler un combustible dont la proportion d'humidité est comprise entre environ 25 et 40% d'humidité, on souffle une fraction d'air primaire égale à 50 à 90% de la stoéchiométrie et une fraction d'air secondaire égale à 80 à 50% de la stoéchiométrie et pour brûler un combustible dont la proportion d'humidité est supérieure à 40 % on souffle une fraction d'air primaire égale à 80 à 140% de la stoéchiométrie et une fraction d'air secondaire égale à 80 à 50 % de la stoéchiométrie.On parvient ainsi à brûler les combustibles les plus variés allant du charbon au bois vert et même aux écorces ramasses tout imbibées d'eau sur les chantiers d'abattage
Selon une caractéristique particulièrement intéressante de l'invention, on injecte l'air secondaire dans la perforation ou rétrécissement de façon partiellement tangentielle pour entraSner en rotation les gaz issus du foyer, les conditions d'ecoulement étant définies par un nombre addimensionnel S dit de "Swirl" qui mesure le rapport entre le moment cinétique de rotation M r et l'impulsion I selon la formule
M
r
S =
IRG dans laquelle Mr = R x DA2 x W2 et,
I = DG x W g
RG est le rayon de la perforation centrale
R est le rayon du petit cercle tangent à l'axe des arrivées d'air secondaire.
The process according to the invention is entirely suitable for the combustion of very humid products and, to burn a fuel whose moisture content is between approximately 25 and 40% of moisture, a primary air fraction is blown. equal to 50 to 90% of the stoichiometry and a fraction of secondary air equal to 80 to 50% of the stoichiometry and to burn a fuel whose moisture content is greater than 40% blows an equal primary air fraction 80 to 140% of the stoichiometry and a fraction of secondary air equal to 80 to 50% of the stoichiometry.On thus manages to burn the most varied fuels ranging from coal to green wood and even to pick up bark soaked with water on the slaughter yards
According to a particularly advantageous characteristic of the invention, the secondary air is injected into the perforation or shrinkage in a partially tangential manner to rotate the gases originating from the furnace, the flow conditions being defined by an additional number S, referred to as " Swirl "which measures the ratio between the kinetic moment of rotation M r and the pulse I according to the formula
M
r
S =
IRG in which Mr = R x DA2 x W2 and,
I = DG x W g
RG is the radius of the central perforation
R is the radius of the small circle tangent to the axis of the secondary air intakes.

DA est le débit massique d'air secondaire en kg/s.DA is the mass flow rate of secondary air in kg / s.

DG est le débit massique des gaz issus du foyer en kg/s.DG is the mass flow of gases from the furnace in kg / s.

WA2 est la vitesse d'injection de l'air secondaire en m/s.WA2 is the injection rate of the secondary air in m / s.

est la vitesse des gaz issus du foyer à l'endroit du rétrécissement en m's, et
0,5 < S <
Ce mouvement tourbillonnant améliore le mélange des gaz mais la force centrifuge à laquelle il donne naissance a également pour effet d'élargir la base de la flamme et de la raccourcir, ce qui permet d'adapter la forme de la flamme à la géométrie de la chaudière, celle-ci pouvant par exemple être beaucoup moins haute qu'une chaudière de même puissance nominale mais conçue selon l'art antérieur. Cet étalement de la flamme provoqué par le "Swirlw est d'ailleurs accompagné par une certaine recirculation des gaz vers le bas dans la zone de combustion secondaire, ce qui améliore encore la qualité de la combustion et de l'échange de chaleur dans cette zone.
is the velocity of the gases from the furnace at the narrowing point in m's, and
0.5 <S <
This swirling motion improves the mixing of the gases but the centrifugal force at which it gives rise also has the effect of widening the base of the flame and of shortening it, which makes it possible to adapt the shape of the flame to the geometry of the flame. boiler, it may for example be much lower than a boiler of the same nominal power but designed according to the prior art. This spreading of the flame caused by the Swirlw is also accompanied by a certain recirculation of the gases downwards in the secondary combustion zone, which further improves the quality of combustion and heat exchange in this zone. .

On voit donc que la manière dont se déroule la combustion est profondément modifiée. Alors que, dans l'art antérieur, on a une combustion en une seule étape dans le foyer, le dispositif selon l'invention réalise une combustion étagée. L'air primaire étant insuffisant pour assurer une combustion complète, il se produit une gazéification du combustible qui donne naissance à des gaz combustibles d'un pouvoir calorifique élevé, de l'ordre de 3 350 à 6 300 Kjoules/m3. L'adjonction d'air secondaire permet la combustion de ces gaz comme dans un brûleur classique. So we see that the way in which the combustion takes place is profoundly modified. While in the prior art, there is a combustion in a single step in the home, the device according to the invention achieves a staged combustion. Since primary air is insufficient to ensure complete combustion, fuel gasification occurs which gives rise to combustible gases with a high heating value, in the range of 3,350 to 6,300 Kjoules / m3. The addition of secondary air allows the combustion of these gases as in a conventional burner.

Les gaz combustibles arrivent au rétrécissement à une vitesse d'air moins 8 m/s et, à ce niveau, on injecte l'air secondaire à une vitesse élevée,comprise entre 25 et 40 m/s. L'air secondaire ayant peu de distance à parcourir pour pénétrer dans le flux ascendant de gaz, on obtient immédiatement un brassage et un excellent mélange des gaz, une combustion très complète avec un excès d'air réduit et, de ce fait, une concentration calorifique très importante.La flamme créée rayonne intensément et une fraction importante (équivalente à 35 à 50 % de la puissance de la chaudière) de l'échange thermique est réalisée dans la zone de combustion secondaire. I1 est aussi intéressant de noter que toutes les matières volatiles dégagées dans le foyer sont brûlées à ce niveau et contribuant d'autant moins à la formation ultérieure de suies et d'encrassement des tubes de fumée. The combustible gases arrive at the shrinkage at an air speed of less than 8 m / s and at this point the secondary air is injected at a high speed of between 25 and 40 m / s. Since the secondary air has little distance to penetrate into the upward flow of gas, a mixing and an excellent mixing of the gases is immediately obtained, a very complete combustion with a reduced excess of air and, consequently, a concentration The flame created radiates intensely and a large fraction (equivalent to 35 to 50% of the power of the boiler) of the heat exchange is carried out in the secondary combustion zone. It is also interesting to note that all the volatiles released in the hearth are burned at this level and contribute all the less to the subsequent formation of soot and fouling of the smoke tubes.

La disposition tangentielle des injections de gaz permet en outre d'adapter la forme de la flamme à la géométrie de la chaudière. Le "swirl" permet en effet d'élargir la base de la flamme et de la raccourcir. Par ailleurs, le "swirl" provoque la recirculation des gaz au sein de la flamme et permet d'améliorer encore la qualité de la combustion. The tangential arrangement of the gas injections also makes it possible to adapt the shape of the flame to the geometry of the boiler. The "swirl" makes it possible to widen the base of the flame and shorten it. In addition, the "swirl" causes the recirculation of gases within the flame and further improves the quality of combustion.

L'utilisation d'une pièce centrale dans le rétrécissement permet, dans les foyers de grande puissance, d'assurer une section de passage suffisante sans augmenter trop la distance de pénétration des jets.  The use of a central part in the narrowing allows, in large fireplaces, to ensure a sufficient passage section without increasing the penetration distance of the jets too much.

Les spécialistes apprécieront le caractère monobloc et compact de cette chaudière qui la rend particulièrement économique. Specialists will appreciate the monobloc and compact nature of this boiler which makes it particularly economical.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description non limitative ci-après accompagnée de dessins dans lesquels
la Fig. 1 est une vue en coupe de la zone de combustion d'une chaudière selon l'art antérieur,
la Fig. 2 est une vue en coupe de la partie essentielle de la chaudière selon l'invention,
la Fig. 3 est une vue de dessus en coupe selon la ligne a-a de la Fig.2,
la Fig. 4 est une vue de face en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention et
la Fig. 5 est une vue de face en coupe d'un autre mode de réalisation de l'invention.
The invention will be better understood with the aid of the nonlimiting description hereinafter accompanied by drawings in which
FIG. 1 is a sectional view of the combustion zone of a boiler according to the prior art,
FIG. 2 is a sectional view of the essential part of the boiler according to the invention,
FIG. 3 is a top view in section along the line aa of FIG.
FIG. 4 is a sectional front view of another embodiment of the invention and
FIG. 5 is a sectional front view of another embodiment of the invention.

Sur la Fig. 1 représentant partiellement une chaudière selon l'art antérieur, le combustible est introduit par le bas de la chaudière dans le sens de la flèche 1 sur la grille ou sole 2 traversée par de l'air primaire provenant du caisson 3 suivant le sens des flèches 4. Le combustible brûle dans le foyer 5 constituant la zone inférieure de la chambre de combustion entourée d'un revêtement réfractaire, soit cylindrique 6, soit présentant une légère sur épaisseur 7 à sa partie supérieure . Dans ce revêtement réfractaire 6 ou 7 sont pratiquées, à deux niveaux différents, des arrivées d'air secondaire, 8, 9, 10, 11. Dans une telle chaudière la majeure partie de l'air de combustion est apportée sous forme d'air primaire dans une proportion pouvant atteindre 150% de ]a stoéchiométrie.Les fumées s'élèvent ensuite sans subir d'accélération sensible et l'injection à deux niveaux de l'air secondaire ne provoque qu'un faible brassage des gaz et souvent ne suffit pas à assurer rapidement une combustion complète au niveau proche des injecteurs. I1 y a donc, jusque dans la chambre de combustion 12 et les tubes de fumées 13, un allongement excessif de la flamme accompagné d'un refroidissement et donc d'une extinction prématurée avant l'achèvement de la combustion. La formation de suies et les pertes de rendement sont les conséquences plus ou moins visibles de ces défauts. In FIG. 1 partially representing a boiler according to the prior art, the fuel is introduced from the bottom of the boiler in the direction of the arrow 1 on the gate or sole 2 crossed by primary air from the box 3 in the direction of the arrows 4. The fuel burns in the firebox 5 constituting the lower zone of the combustion chamber surrounded by a refractory lining, either cylindrical 6 or having a slight thickness 7 at its upper part. In this refractory lining 6 or 7 are made, at two different levels, secondary air inlets, 8, 9, 10, 11. In such a boiler the majority of the combustion air is supplied in the form of air up to 150% of stoichiometry. The fumes then rise without substantial acceleration and the two-stage injection of the secondary air causes only a slight mixing of the gases and often is not sufficient not to quickly ensure complete combustion near the injectors. There is therefore, up to the combustion chamber 12 and the flue tubes 13, an excessive extension of the flame accompanied by a cooling and therefore a premature extinction before the completion of the combustion. The formation of soot and the loss of yield are the more or less visible consequences of these defects.

La Fig. 2 représente le dispositif selon 1' invention dans lequel le bois est introduit par le bas de la chaudière comme dans celle décrite ci-dessus, les pièces identiques ayant les mêmes références. Le revêtement réfractaire 14 de la présente chaudière se distingue par son élargissement important 15 qui délimite un rétrécissement ou perforation 16 entrée sur l'axe vertical de la chaudière. Cette perforation permet la sortie des gaz issus du foyer. Elle est pourvue de plusieurs orifices d'injection d'ai secondaire 17. Fig. 2 shows the device according to the invention in which the wood is introduced from the bottom of the boiler as in that described above, the identical parts having the same references. The refractory lining 14 of the present boiler is distinguished by its large widening 15 which delimits a narrowing or perforation 16 input on the vertical axis of the boiler. This perforation allows the exit of gases from the fireplace. It is provided with several secondary injection ports 17.

Les orifices d'injection d'air secondaire sont donc tous ramenés dans un plan horizontal au niveau de la perforation 16. Leur disposition peut être radiale mais elle est de préférence partiellement tangentielle, voir
Fig. 3. On y a schématiquement représenté quatre injections 17 dont l'axe est tangent à un cercle (immatériel) de rayon R inférieur au rayon RG de la perforation 16. Le caractère partiellement tangent est donne par la longueur du rayon R : l'injection est radiale si R - O et totalement tangentielle si R = ri,
La figure 4 représente en coupe la variante de l'Invention dans laquelle le rétrécissement 18 de passage des gaz du foyer à la chambre est annulaire. Il est délimité d'une part par le revêtement réfractaire 19 et d'autre part par un noyau central 20 maintenue par des bras 21. Les injections d'air 22 sont de préférence partiellement tangentielles.
The secondary air injection orifices are therefore all brought into a horizontal plane at the level of the perforation 16. Their arrangement may be radial but it is preferably partially tangential, see
Fig. 3. There are schematically represented four injections 17 whose axis is tangential to a circle (immaterial) of radius R less than the radius RG of the perforation 16. The partially tangent character is given by the length of the radius R: the injection is radial if R - O and totally tangential if R = ri,
Figure 4 shows in section the variant of the invention in which the narrowing 18 of the gas passage from the fireplace to the chamber is annular. It is delimited on the one hand by the refractory lining 19 and on the other hand by a central core 20 held by arms 21. The air injections 22 are preferably partially tangential.

Tua figure 5 représente un mode de réalisation de linventIon, selon lequel le revêtement réfractaire est constitué de plusieurs pièces moulées préfabriquées 23 formant la partie basse et d'une partie en béton 24 coulée sur opiace. Celleici vient noyer la structure métallique d'amenée d'air constituée d'un collecteur 25, des tubes d'injections 26 et d'une gaine 27 sur laquelle vient s'adapter le ventilateur 28.  FIG. 5 shows an embodiment of the invention, in which the refractory lining consists of a plurality of prefabricated moldings 23 forming the bottom portion and a concrete portion 24 cast on an opiate. Celleici comes to drown the metal structure of air intake consisting of a manifold 25, injection tubes 26 and a sheath 27 on which fits the fan 28.

I1 faut encore souligner que ce rétrécissement important modifie à lui seul profondément la nature de la chaudière comme jusqu'à maintenant et la transforme en un véritable brûleur à bois. Comme dans un brûleur en effet on règle facilement en réponse aux exigences des combustibles utilisés les débits respectifs d'air primaire et secondaire, la hauteur et le diamètre de la flamme, ce qui permet d'utiliser au mieux ie rayonnement de la flamme et, pour obtenir une même puissance, de réduire les dimensions de la chaudière h construire.  It should also be emphasized that this important narrowing alone profoundly modifies the nature of the boiler as until now and transforms it into a real wood burner. As in a burner, the respective flow rates of primary and secondary air, the height and the diameter of the flame are easily adjusted in response to the requirements of the fuels, which makes it possible to use the radiation of the flame at best and, to obtain the same power, reduce the dimensions of the boiler h build.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1 - Dispositif de combustion de combustibles solides tels1 - Combustion device for solid fuels such que le charbon, la lignite et la tourbe, le bois, coal, lignite and peat, wood, l'écorce, la sciure, la paille, la canne de Provence, bark, sawdust, straw, cane de Provence, les rafles de mas ou d'autres sous-produits agricoles farmhouse cobs or other agricultural by-products et des ordures ménagères comprenant essentiellement and household waste essentially comprising une chaudière à foyer vertical cylindrique équipé à sa a cylindrical vertical furnace boiler equipped with its base d'une grille ou sole par laquelle on introduit base of a grid or sole by which one introduces l'air primaire de combustion, la partie inférieure du primary combustion air, the lower part of the foyer étant entourée d'un revêtement réfractaire et sa fireplace being surrounded by a refractory lining and its partie supérieure constituant une zone de combustion upper part constituting a combustion zone secondaire à laquelle sont raccordés de tubes de secondary to which are connected tubes of fumées, caractérisé en ce que le diamètre du characterized in that the diameter of the revêtement réfractaire est, à sa partie supérieure, refractory lining is, at its upper part, fortement réduit de façon à former une cloison greatly reduced to form a partition comportant en son centre une perforation et, dans les having in its center a perforation and, in the bords de cette perforation débouchent des arrivées edges of this perforation open arrivals d'air secondaire. secondary air. 2 - Dispositif de combustion selon la revendication 1,2 - Combustion device according to claim 1, caractérisé en ce que les embouchures des arrivées characterized in that the mouths of the arrivals d'air secondaire ont une orientation totalement ou of secondary air have a totally or partiellement tangentielle par rapport à la perfo partially tangential to the perfo ration centrale. central ration. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 13 - Device according to any one of claims 1 et 2, caractérisé en ce que la perforation centrale and 2, characterized in that the central perforation est partiellement obturée par un noyau central qui is partially occluded by a central core that laisse aux gaz un passage annulaire et les arrivées leave the gas an annular passage and the arrivals d'air secondaire débouchent dans les bords de cette of secondary air open into the edges of this perforation et/ou dans les bords du disque central. perforation and / or in the edges of the central disk. 4 - Procédé mis en oeuvre dans le dispositif selon l'une4 - Process implemented in the device according to one quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce any of claims 1 to 3, characterized in that que pour brûler un combustible dont la proportion only to burn a fuel whose proportion d'humidité est inférieure à 25%, on souffle par la humidity is less than 25%, we blow by the sole une fraction d'air primaire égale de 55 à 80% de a fraction of primary air equal to 55 to 80% of la stoechiométrie et, par les arrivées d'air secon stoichiometry and, by secondary air inlets daire une fraction d'air secondaire égale à 70 à 50% a fraction of secondary air equal to 70 to 50% de la stoéchiométrie, la vitesse des gaz provenant de stoichiometry, the velocity of gases from la zone de combustion primaire et passant par la  the primary combustion zone and passing through the perforation centrale étant d'au moins 8m/s et étant central perforation being at least 8m / s and being de préférence comprise entre 10 et 15 m/s et la preferably between 10 and 15 m / s and the vitesse de soufflage par les embouchures des arrivées blowing speed through the mouths of arrivals d'air secondaire étant d'au moins 25 m/s et étant de of secondary air at least 25 m / s and being préférence comprise entre 30 et 40 m/s. preferably between 30 and 40 m / s. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce5 - Process according to claim 4, characterized in that que, pour brûler un combustible dont la proportion that, to burn a fuel whose proportion d'humidité est comprise entre environ 25 et 40% humidity is between about 25 and 40% d'humidité, on souffle une fraction d'air primaire of humidity, we blow a fraction of primary air égale à 60 à 90% de la stoéchiométrie et une fraction equal to 60 to 90% of the stoichiometry and a fraction d'air secondaire égale à 80 à 50% de la stoéchio secondary air equal to 80 to 50% of the stoichi métrie. metry. 6 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce6 - Process according to claim 4, characterized in that que, pour brûler un combustible dont la proportion that, to burn a fuel whose proportion d'humidité est supérieure à 40% on souffle une humidity is greater than 40% one blows a fraction d'air primaire égale à 80 à 140% de la primary air fraction equal to 80 to 140% of the stoéchiométrie et une fraction d'air secondaire égale stoichiometry and an equal secondary air fraction à 80 à 50% de la stoéchiométrie. at 80 to 50% of the stoichiometry. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à7 - Process according to any one of claims 4 to 6 caractérisé en ce que l'on injecte l'air secondaire Characterized in that the secondary air is injected dans la perforation ou rétrécissement de façon in the perforation or narrowing way partiellement tangentielle pour entraîner en rotation partially tangential to rotate les gaz issus du foyer, les conditions d'écoulement gases from the furnace, the flow conditions étant définies par un nombre addimensionnel S dit de being defined by an addimensional number S says of "Swirl" qui mesure le rapport entre le moment "Swirl" that measures the relationship between the moment cinétique de rotation Mr et l'impulsion I selon la rotational kinetics Mr and the impulse I according to the formule M r  formula M r S =  S = IRU IRU dans laquelle M = R x DA x W et, where M = R x DA x W and, r 2 2  r 2 2 I G x WG  I G x WG R G est le rayon de la perforation centrale R G is the radius of the central perforation R est le rayon du petit cercle tangent à l'axe des R is the radius of the small circle tangent to the axis of arrivées d'air secondaire. secondary air arrivals. DA2 est le débit massique d'air secondaire en kg/s. DA2 is the mass flow rate of secondary air in kg / s. kg/s.  kg / s. DG est le débit massique des gaz issus du foyer en DG is the mass flow of the gases from the W2 est la vitesse d'injection de l'air secondaire en m/s. W2 is the injection rate of the secondary air in m / s. 0,5 < S < 1,5  0.5 <S <1.5 W G est la vitesse des gaz issus du foyer à l'endroit du rétrécissement en m/s, et W G is the velocity of the gases from the furnace at the narrowing point in m / s, and
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