FR2589986A1 - Vertical combustion chamber for a boiler run on pulverised coal - Google Patents

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Abstract

Combustion chamber for a boiler which burns pulverised coal. To avoid deposits of cinders in the boiler, the combustion chamber is formed by two walls which are cylindrical and coaxial and have a vertical axis 16, 22, the said walls comprising vertical tubes, the ends of which are connected to annular collectors 10, 20, 24, 26 connected to the water circuit of the boiler, and comprises a collection funnel for cinders 28 connected to the base of the outer wall, the bottom of the inner wall 22 being spaced from the wall of the said funnel to allow the passage of the fumes from the central part of the chamber into its peripheral part, a burner 38 mounted on the upper part of the chamber, in its central part, and an outlet opening for the fumes provided in the said outer wall, in its upper part, and connected to the boiler 10 by a fume conduit 14.

Description

La présente invention a pour objet une chambre de combustion pour chaudières à charbons pulvérisés à bas point de fusion des cendres et fortement cendreux. The present invention relates to a combustion chamber for pulverized coal boilers with a low ash melting point and a high ash content.

Pour des petites et moyennes puissances, on utilise géneralement des chaudières à tubes de fumées et foyer intérieur, et dans ce type de chaudières, la paroi du tube foyer est fortement refroidie par l'eau qui l'entoure et sa température trop basse ne permet pas l'allumage et la combustion correcte d'un combustible solide tel que le charbon pulvérise. Pour remédier à ce défaut, on place généralement devant ltentrée du tube foyer et dans le prolongement de celui-ci, un avant-foyer comportant une paroi frontale portant le brûleur et une paroi périphérique, généralement cylindrique, dans laquelle est incorporé un serpentin de circulation d'eau permettant de contrôler la température à l'intérieur de l'avanSfoyer.  For small and medium powers, we generally use boilers with smoke tubes and internal hearth, and in this type of boilers, the wall of the hearth tube is strongly cooled by the water which surrounds it and its too low temperature does not allow not the proper ignition and combustion of solid fuel such as coal pulverizes. To remedy this defect, generally placed in front of the inlet of the hearth tube and in the extension thereof, a pre-hearth comprising a front wall carrying the burner and a peripheral wall, generally cylindrical, in which a circulation coil is incorporated. water to control the temperature inside the avanSfoyer.

Celle-ci doit être assez élevée pour permettre la combustion du charbon pulvérisé mais doit rester au-dessous d'une valeur maximale pour éviter que les cendres subissent un début de fusion avec risque d'agglomération et de collage sur les parois de l'avant-foyer et du tube foyer.This must be high enough to allow the combustion of pulverized charcoal but must remain below a maximum value to prevent the ash from undergoing a start of melting with risk of agglomeration and sticking on the front walls. -foyer and tube hearth.

Généralement, la plage des températures satisfaisant à ces deux conditions est suffisamment large pour que la marche de la chaudière soit sans problème. Generally, the temperature range satisfying these two conditions is wide enough for the boiler to run smoothly.

Par contre, lorsque le point de fusion des cendres est bas, il est difficile de satisfaire simultanément à ces deux conditions et, si on maintient la température dans l'avant-foyer à une valeur suffisante pour assurer une combustion complète du charbon, il se forme sur la paroi de l'avant-foyer, du tube foyer et même sur la plaque tubulaire des tubes de fumées, des dépôts qui obligent à arrêter frôquemment la chaudière pour la nettoyer. On the other hand, when the ash melting point is low, it is difficult to satisfy these two conditions simultaneously and, if the temperature in the pre-hearth is maintained at a value sufficient to ensure complete combustion of the coal, it forms on the wall of the pre-hearth, the hearth tube and even on the tube plate of the smoke tubes, deposits which force the boiler to be stopped frequently to clean it.

Pour éliminer cet inconvénient, il est proposé, conformément à la présente invention, de produire les fumées dans une chambre de combustion verticale où les fumées sont débarrassées de leurs cendres et refroidies avant d'être envoyées dans la chaudière.  To eliminate this drawback, it is proposed, in accordance with the present invention, to produce the fumes in a vertical combustion chamber where the fumes are freed from their ashes and cooled before being sent to the boiler.

La chambre de combustion objet de la présente invention comporte une paroi cylindrique extérieure et une paroi cylindrique intérieure, concentriques et à axe vertical, lesdites parois étant formées de tubes verticaux, assemblés côte à côte de manière étanche et dont les extrémités sont raccordées à des collecteurs annulaires branchés sur le circuit d'eau de la chaudière, une trémie de collecte des cendres raccordée à la base de la paroi extérieure, le bas de la paroi intérieure étant espacé de la paroi de ladite trémie pour permettre le passage des fumées de la partie centrale de la chambre dans sa partie péri sphérique, un brûleur monté à la partie supérieure de la chambre, dans sa partie centrale, et un orifice de sortie des fumées prévu dans ladite paroi extérieure, dans sa partie supérieure, et raccordé à la chaudière par un conduit de fumées. The combustion chamber which is the subject of the present invention comprises an outer cylindrical wall and an inner cylindrical wall, concentric and with a vertical axis, said walls being formed of vertical tubes, assembled side by side in leaktight manner and the ends of which are connected to manifolds. annulars connected to the boiler water circuit, an ash collection hopper connected to the base of the outer wall, the bottom of the inner wall being spaced from the wall of said hopper to allow the passage of smoke from the part central chamber in its perispherical part, a burner mounted at the top of the chamber, in its central part, and a smoke outlet orifice provided in said outer wall, in its upper part, and connected to the boiler by a flue.

Dans la partie supérieure, les tubes constituant la paroi intérieure sont revêtus de matière réfractaire. In the upper part, the tubes constituting the inner wall are coated with refractory material.

Ce revêtement peut être constitué, lorsque les tubes ne sont pas jointifs, par des pièces en matière réfractaire munies de tenons s'engageant entre les tubes comme décrit dans le brevet français nO du aux noms des mêmes demandeurs ayant pour titre "Avant foyer pour chaudière ou chambre de cnmbustion à charbon pulvérisé". En particulier, lorsque les tubes sont munis d'ailettes, celles-ci pourront être supprimées dans la partie supérieure des tubes pour permettre la mise en place des pièces réfractaires ; la partie supérieure de la chambre peut alors, être assimilée à un avant-foyer. This coating can be formed, when the tubes are not joined, by pieces of refractory material provided with pins engaging between the tubes as described in French patent nO due to the names of the same applicants entitled "Before hearth for boiler or pulverized coal combustion chamber ". In particular, when the tubes are provided with fins, these can be removed in the upper part of the tubes to allow the installation of refractory parts; the upper part of the room can then be assimilated to a pre-hearth.

La trémie de collecte des cendres sera avantageusement tapissée intérieuremtt de tubes reliant les collecteurs inférieurs des parois intérieure et extérieure à une tuyauterie d'alimentation annulaire, traversée par la totalité de l'eau d'alimentation. The ash collection hopper will advantageously be lined internally with tubes connecting the lower collectors of the interior and exterior walls to an annular supply pipe, traversed by all of the supply water.

La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent à titre d'exemples non limitatif, deux modes de réalisation de l'invention et sur lesquels
La figure 1 montre un ensemble chambre de combustion chaudière conforme à l'invention, la la chambre de combustion étant représentée en coupe, et
La figure 2 montre une autre forme de réalisation, conforme à l'invention, de cet ensemble.The following description refers to the accompanying drawings which show by way of nonlimiting examples, two embodiments of the invention and in which
FIG. 1 shows a boiler combustion chamber assembly in accordance with the invention, the combustion chamber being shown in section, and
Figure 2 shows another embodiment, according to the invention, of this assembly.

La chaudière 10 est du type à tube foyer et tubes de fumées et de conception classique. Elle pourrait ne eomporter que des tubes de fumées ou des tubes d'eau. The boiler 10 is of the hearth tube and smoke tube type and of conventional design. It could only carry smoke tubes or water tubes.

La chambre de combustion 12 est relise par un conduit de fumées 14 à l'entrée de la chaudière 10. Elle comporte une paroi extérieure 16, cylindrique et à axe vertical, qui est formée de tubes à ailettes verticaux, soudés les uns aux autres1 de manière étanche, le long de leurs ailettes et dont les extrémités sont raccordées à des collecteurs toriques 18 et 20. Une seconde paroi cylindrique 22 est disposée à l'intérieur de la première, concentriquement à celle-ci ; cette paroi intérieure est également formée de tubes verticaux à ailettes, soudés les uns aux autres, et dont les extrémités sont raccordées à des collecteurs 24 et 26. The combustion chamber 12 is connected by a flue pipe 14 to the inlet of the boiler 10. It has an outer wall 16, cylindrical and with a vertical axis, which is formed of tubes with vertical fins, welded to each other1 of sealingly, along their fins and the ends of which are connected to toroidal collectors 18 and 20. A second cylindrical wall 22 is disposed inside the first, concentric therewith; this inner wall is also formed of vertical tubes with fins, welded to each other, and the ends of which are connected to manifolds 24 and 26.

La paroi extérieure 16 est calorifugée et comporte une enveloppe en tôle 30, dont le bas est raccordé à une trémie 28 et qui se prolonge vers le haut jusqu'au niveau du collecteur 24. Un orifice de sortie, auquel est raccordé le conduit de fumées 14, est prévu dans la paroi 16, à sa partie supérieure. The outer wall 16 is insulated and has a sheet metal casing 30, the bottom of which is connected to a hopper 28 and which extends upwards to the level of the manifold 24. An outlet orifice, to which the flue pipe is connected 14, is provided in the wall 16, at its upper part.

La partie supérieure des tubes de la paroi intérieure 22 est protégée par un revêtement réfractaire 32. The upper part of the tubes of the inner wall 22 is protected by a refractory lining 32.

Ce revêtement peut être constitué, comme décrit dans le brevet précité, par des pièces en matière réfractaire, munies de tenons s'engageant entre les tubes dont les ailettes ont été supprimées au préalable sur la hauteur du revêtement. Il pourrait aussi être constitué, de façon classique, par un mortier ou un béton réfractaire dans lequel les tubes seraient noyés.This coating can be formed, as described in the aforementioned patent, by pieces of refractory material, provided with pins engaging between the tubes, the fins of which have been removed beforehand over the height of the coating. It could also be constituted, in a conventional manner, by a mortar or a refractory concrete in which the tubes would be embedded.

La chambre est fermée, à sa partie supérieure par une plaque 34, fixée par des boulons sur une bride de l'enveloppe 30 et comprenant un ouvreau 36 dans lequel est monté un brûleur 38. The chamber is closed, at its upper part by a plate 34, fixed by bolts on a flange of the casing 30 and comprising an opening 36 in which a burner 38 is mounted.

Les collecteurs 18 et 24 sont reliés entre eux par des tubes 40 et les collecteurs 20 et 26 sont reliés à une tuyauterie d'alimentation annulaire 42 par des tubes 44 et 46. Les tubes 44 et 46 tapissent intérieurement la trémie 28 et la protègent du contact des cendres chaudes et des suies. La tuyauterie 42 est reliée à la chaudière 10 par une tuyauterie de liaison 48 pour l'alimentation en eau des tubes des parois 16 et 22. Le collecteur 24 est également relié à la chaudière par une tuyauterie 50. The collectors 18 and 24 are connected to each other by tubes 40 and the collectors 20 and 26 are connected to an annular supply pipe 42 by tubes 44 and 46. The tubes 44 and 46 lining the hopper 28 internally and protect it from the contact with hot ashes and soot. The piping 42 is connected to the boiler 10 by a connecting pipe 48 for supplying water to the tubes of the walls 16 and 22. The manifold 24 is also connected to the boiler by a pipe 50.

Lorsque le brûleur est allumé, les fumées produites circulent de haut en bas dans la partie centrale de la chambre délimitée par la paroi 22, remontent dans l'espace annulaire ménagé entre les parois 16 et 22, puis sont conduites à la chaudière 10 par le conduit de fumées 14. When the burner is ignited, the fumes produced circulate from top to bottom in the central part of the chamber delimited by the wall 22, rise in the annular space formed between the walls 16 and 22, then are led to the boiler 10 by the flue 14.

Les tubes 46 sont suffisamment espacés les uns des autres pour ne pas gener ltécoulement des fumées, Lorsque le courant gazeux change de direction, au bas de la paroi 22, les cendres et suies se séparent des fumées et tombent dans la trémie 28 d'où elles sont évacuées, soit en continu, soit en discontinu, par des moyens connus classiques sas rotatif, chaine racleuse, etc...The tubes 46 are sufficiently spaced from one another so as not to generate the flow of smoke. When the gas stream changes direction, at the bottom of the wall 22, the ashes and soot separate from the smoke and fall into the hopper 28 from where they are discharged, either continuously or discontinuously, by conventional known means rotary airlock, scraper chain, etc.

Dans la partie supérieure de la chambre, où se développe la flamme, les tubes de la paroi 22 sont protégés par le revêtement 32. In the upper part of the chamber, where the flame develops, the tubes of the wall 22 are protected by the coating 32.

Lorsqu'elles pénètrent dans la chaudière 10, les fumées qui ont été refroidies par les tubes des parois 16 et 22 ont une température suffisamment basse pour que les cendres, qui n'ont pas eté séparées des fumées dans le bas de la chambre de combustion, ne soient pas collantes et ne risquent pas de colmater les tubes de fumées de la chaudière. When they enter the boiler 10, the fumes which have been cooled by the tubes of the walls 16 and 22 have a temperature low enough that the ashes, which have not been separated from the fumes at the bottom of the combustion chamber , are not sticky and do not risk clogging the boiler flue pipes.

Du fait de la disposition verticale des parois 16 et 22, les cendres et suies peuvent difficilement s'y agglomérer.  Due to the vertical arrangement of the walls 16 and 22, the ash and soot can hardly agglomerate there.

La chambre de combustion est utilisable en association avec des chaudières de petite et moyenne puissances, à tubes de fumées ou å tubes d'eau, pour la production d'eau chaude, surchauffée ou non, et de vapeur saturée ou surchauffée et permet de brûler des charbons à forte teneur en cendres et à bas point de fusion des cendres. The combustion chamber can be used in combination with small and medium power boilers, with smoke tubes or water tubes, for the production of hot water, superheated or not, and saturated or superheated steam and allows burning coals with a high ash content and a low ash melting point.

La chambre de combustion représentée sur la figure 2 diffère de celle de la figure 1 par le fait qu'elle comporte une troisième paroi tubulaire 52, concentrique à la paroi 16 et formant avec celle-ci un second passage à section annulaire qui communique a sa partie supérieure avec l'espace ménagé entre les parois 16 et 22. La chaudière 10, qui est ici disposée au niveau de la base de la chambre de combustion, est reliée à l'extrémité inférieure de ce passage par le conduit de fumées 14. The combustion chamber shown in Figure 2 differs from that of Figure 1 in that it has a third tubular wall 52, concentric with the wall 16 and forming therewith a second passage with annular section which communicates with its upper part with the space provided between the walls 16 and 22. The boiler 10, which is here arranged at the base of the combustion chamber, is connected to the lower end of this passage by the flue pipe 14.

Les extrémités des tubes de la paroi 52 sont raccordées à des collecteurs 54 et 56 reliés aux collecteurs 20 et 24, respectivement, par des tuyaux 58 et 60. The ends of the tubes of the wall 52 are connected to manifolds 54 and 56 connected to the manifolds 20 and 24, respectively, by pipes 58 and 60.

Le collecteur 24 et la chaudière sont relies à un ballon 64 par des tuyauteries 66 et 68, respectivement. The manifold 24 and the boiler are connected to a balloon 64 by pipes 66 and 68, respectively.

Dans cette forme de réalisation, les fumées produites dans la partie centrale de la chambre, s'écoulent de bas en haut entre les parois 16 et 22, puis de haut en bas entre les parois 16 et 52 avant d'être admises dans la chaudière. In this embodiment, the fumes produced in the central part of the chamber, flow from bottom to top between the walls 16 and 22, then from top to bottom between the walls 16 and 52 before being admitted into the boiler .

D'autres positions relatives de la chaudière et de la chambre de combustion peuvent être adoptées en fonction de la configuration du lieu d'implantation. Other relative positions of the boiler and the combustion chamber can be adopted depending on the configuration of the location.

Il est par ailleurs bien entendu que toutes les modifications pouvant être apportées aux modes de réalisation décrits par l'emploi de moyens techniques équivalents en trent dans le cadre de l'invention.  It is also understood that all the modifications that can be made to the embodiments described by the use of equivalent technical means are very much within the scope of the invention.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Chambre de combustion verticale pour chaudière brûlant du charbon pulvérisé, caractérisée en ce qu'elle comporte une paroi cylindrique extérieure (16) et une paroi cylindrique intérieure (22), coaxiales et à axe vertical, lesdites parois comprenant des tubes verticaux dont les extrémités sont raccordées à des collecteurs annulaires (18, 20, 24, 26) branchés sur le circuit d'eau de la chaudière, une trémie de collecte des cendres (28), raccordée à la base de la paroi extérieure, le bas de la paroi in térieure (22) étant espace de la paroi de ladite trémie pour permettre le passage des fumées de la partie centrale de la chambre dans sa partie périphérique, un brûleur (38) monté à la partie supérieure de la chambre, dans sa partie centrale, et un orifice de sortie des fumées prévu dans ladite paroi extérieure, dans sa partie supérieure, et raccordé à la chaudière (10) par un conduit de fumées (14).1. Vertical combustion chamber for a boiler burning pulverized coal, characterized in that it comprises an outer cylindrical wall (16) and an inner cylindrical wall (22), coaxial and with a vertical axis, said walls comprising vertical tubes, the ends are connected to annular collectors (18, 20, 24, 26) connected to the boiler water circuit, an ash collection hopper (28), connected to the base of the outer wall, the bottom of the inner wall (22) being space in the wall of said hopper to allow the passage of fumes from the central part of the chamber into its peripheral part, a burner (38) mounted at the upper part of the chamber, in its central part , and a smoke outlet orifice provided in said outer wall, in its upper part, and connected to the boiler (10) by a smoke duct (14). 2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi intérieure (22) est revêtue intérieurement de matière réfractaire (32) dans sa partie supérieure,2. Combustion chamber according to claim 1, characterized in that the inner wall (22) is coated internally with refractory material (32) in its upper part, 3. Chambre de combustion selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les parois (16 - 22) sont constituées par des tubes à ailettes qui sont soudés par leurs ailettes.3. Combustion chamber according to claim 1 or 2, characterized in that the walls (16 - 22) are constituted by tubes with fins which are welded by their fins. 4. Chambre de combustion selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le revêtement réfractaire (32) est constitué par des pièces munies de tenons engagés entre les tubes de la paroi intérieure (22).4. Combustion chamber according to claim 2 or 3, characterized in that the refractory lining (32) consists of parts provided with pins engaged between the tubes of the inner wall (22). 5. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par une troisième paroi cylindrique (52) disposée coaxialement aux parois (16) et (22) de façon à former un passage extérieur annulaire reliant l'orifice de sortie des fumées à la chaudière1 disposée au niveau de la base de la chambre de combustion.5. Combustion chamber according to any one of the preceding claims, characterized by a third cylindrical wall (52) arranged coaxially with the walls (16) and (22) so as to form an annular external passage connecting the smoke outlet orifice to the boiler1 arranged at the base of the combustion chamber. 6. Chambre de combustion selon la revendication 5, caractérisée par le fait que la troisième paroi (52) comprend des tubes verticaux assemblés côte à côte de manière étanche et dont les extrémités sont raccordées a des collecteurs annulaires (54, 56).6. Combustion chamber according to claim 5, characterized in that the third wall (52) comprises vertical tubes assembled side by side in a sealed manner and the ends of which are connected to annular collectors (54, 56). 7. Chambre de combustion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la trémie de collecte des cendres (28) est tapissée intérieurement de tubes (44, 46) qui relient les collecteurs inférieurs (20, 26) des tubes des parois (16, 22) à une tuyauterie d'alimentation annulaire (42), traversée par la totalité de l'eau d'alimentation. 7. Combustion chamber according to any one of the preceding claims, characterized in that the ash collection hopper (28) is lined internally with tubes (44, 46) which connect the lower collectors (20, 26) of the tubes of the walls (16, 22) to an annular supply pipe (42), through which all the supply water passes.
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