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Procédé pour le chauffage et la combustion de différentes matières à l'état pulvérisé, et dispositifs"pour la réalisa- tion du procédé.
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La présente invention concerne un procédé et la réali- sation d'un four pour le chauffage-, y compris la combustion, de matières à l'état pulvérisé. L'invention se rapporte par- ticulièrement à une régulation de la température de chauffage ou de combustion, grâce à laquelle la température appropriée pour chaque matière n'est dépassée en aucun endroit du four, et est d'autre part maintenue constante pendant toute la durée de la combustion.
Précédemment, on a cherché à régler la température du four par amenée d'air en excès au four, ounen ramenant vers
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celuici une partie des gaz brûlés.
Conformément à l'invention, la régulation de la tem- pérature est obtenue de préférence en éliminant (Eventuelle- ment en la récupérant) la chaleur superflue.Pour un certain nombre de matières, la température pour laquelle s'amorce l'agglomération correspond à la température limite que l'on ne doit pas dépasser. Un four réalisé conformément à la, pré- sente invention peut être alimenté à l'aide de celles de ces matières que l'on trouve sous forme de poudres, ou qui sont susceptibles de se laisser diviser très finement; des combus- tibles semblables sont par exemple la poudre de touche, le charbon de bois et le charbon.
La présente invention est par- ticulièrement importante au point de vue de l'échauffement ou de la fusion des métaux provenant des boues deminerais, et surtout dans ceux des cas pratiques de préparation de ceux- ci qui sont décrits à titre d'exemple dans ce qui suit.
Il peut déjà être souligné dès maintenant que la régu- lation de la température par évacuation de la chaleur super- flue a également pour but d'utiliser le plus possible @ cel- le-ci. La chaleur évacuée est utilisée principalement dans des buts de chauffage, .notamment chauffer et éventuellement vaporiser de l'eau dans des installations de force motrice thermiques ou à vapeur. On décrira plus en détails dans ce qui suit comment on arrive à ce but, en corrélation avec les fi- gures ci-jointes, qui représentent quelques formes de réali- sation de l'invention.
La figure 1 représente une coupe verticale I-I dans la figure2, et la figure 2 une coupe horizontale II-II dans la figure 1, dans un four cylindrique. La figure 3 représente
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une disposition particulière.
La figure 4 représente une coupe médiane verticale,et la figure 5 une coupe horizontale V=V de la figure 4, dans une autre forme de réalisation du four muni d'une chaudière à gaz d'échappement accouplée.
La figure 6 représente une coupe médiane verticale,et la figure 7 une coupe horizontale VII-VII dans la figure 6, d'un four accouplé avec une chaudière à.gaz d'échappement.
Dans une chambre de combustion cylindrique 1 munie d'u- ne ouverture supérieure la pour l'introduction du combustible et de l'air primaire, ainsi que d'un fond 2 et d'un couvercle
3, sont disposés deux fonds intermédiaires 4 et 5 ainsi qu'un arbre creux 6, refroidi par air, lequel est monté de façon pouvoir tourner par rapport au fond et au couvercle et est mis en rotation au moyen d'un dispositif d'entraînement 7, qui est monté en dessous du four, lequel repose soit sur des pi- liers 8, soit sur des supports analogues. On n'approfondira pas ici dans leurs détails la manière dont l'arbre est monté ni comment est réalisé le dispositif d'entraînement, étant don- né que ces détails sont d'une nature purement constructive.
L'arbre qui est monté au centre du four, est muni au-dessus de chacun des fonds intermédiaires de racloirs 9, ainsi que de racloirs analogues 10 au-dessus du fond 2. Ces racloirs sont supposés être de la forme représentée, c'est pourquoi ils ne sont indiqués qu'à la figure 1. Les racloirs 9 ont pour fonc- tion d'amener à des ouvertures annulaires 11, 12 des fonds intermédiaires, les particules tombant sur les fonds 4 et 5, tandis que les racloirs 1Q ont pour fonction d'amener à un orifice d'évacuation 13 les matières accumulées sur le fond 2.
L'orifice d'échappement 15 pour les gaz brûlés est si- tué sous un des fonds intermédiaires; un dépoussiéreur centri- fuge 16 y est .raccordé.
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Une grande quantité de serpentins sont disposes à l'intérieur du four; ils sont indiqués par les lignes en poin- tillé 18, et sont placés en Zig-zag (voir fig. @). Les ori- fices d'entrée et de sortie de ces serpentins sont réunis tubes dans des tubes répartiteurs et des collecteurs 19 et 20 d'un système de distribution d'eau chaude, Les serpentins n'entourent cependant pas complètement la paroi; ils la.is- sent libre une partie de celle-ci,au voisinage de l'ouvertu- re la, de manière que cette partie 22 de la paroi puisse ser- vir, lorsqu'elle est chaude de surface d'allumage. Le chauf- fage préalable de la paroi peut être effectué par exemple l'aide de combustible?gazeux ou huileux.
Après ce chauffage préalable, la matièrebrûler ( combustible pulvérisé) est envoyée dans le four l'aide d'air comprimé, par l'orifice ou la tubulure la, (cet orifice est représenté en coupe à la fige 2; il est indiqué en pointillé à la fig. 1), et le. mélange est allumé en passant sur la sur- face 22. Lors de la mise en route ou lorsque l'on veut L'or- cer l'allure de la combustion, un combustible supplémentaire - par exemple un gaz ou une huile combustible finement divi- sée - peut être mélangé à l'air. Le mélange combustible cir- cule en spirale, en descendant, pendant la combustion, comme l'indique la ligne pointillée,et les gaz brûlés balaient pendant ce temps les serpentins 18. De l'air secondaire est éventuellement amené par des orifices particuliers.
La fig.l montre un orifice tangentiel d'admission lb et un orifice ra- dial d'admission lc. Plusieurs orifices disposés des hau- teurs différentes peuvent être prévus. Conformément à l'in- vention les serpentins sont disposés de telle manière que leur capacité d'absorption de chaleur, c'est-à-dire leur sur- face totale de chauffe diminue en allant vers le bas, et ce-
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proportionnellement à la diminution de pouvoir calorifique du combustible, et de la teneur en oxygène de l'air, par ex- emple, en donnant aux, serpentins des sections de plus en plus réduites à mesure que l'on se rapproche de l'orifice de sor- tie des gaz. 15.
Une conséquence de cette dispositionnest que- l'évacuation de chaleur produite par l'eau circulant dans les serpentins est la plus considérable à l'endroit où le déga- gement de chaleur est le plus grand, et qu'elle est la plus faible à l'endroit où le dégagement de chaleur est le plus réduit. La température est maintenue de cette manière prati- quement constante dans toutes les sections, et en faisant varier par exemple la vitesse du fluide circulant dans les serpentins, on peut régler la température de combustion, et la maintenir à la valeur désirée pendant toute la durée de la . combustion. A cause du mouvement en spirale des gaz brûlés, les particules solides qui s'y trouvent sont projetées par la force centrifuge vers l'extérieur contre les parois du foyer.
Les particules tombent alors de ces parois sur le fond intermédiaire 5, et sont amenées par raclage sur celui-ci, à l'ouverture 11 par laquelle elle tombent sur,le fond suivant intermédiaire 4, puis tombent par l'ouverture 12 directement sur le fond du four 2, d'où elles sont évacuées par l'ouver- ture 13.
Les gaz brûlés traversent l'ouverture 11 pour se diri- ger vers l'orifice de sortie 15, puis vers le dépoussiéreur centrifuge 16, où des particules encore restantes sont sé- parées du mélange gazeux. On fait alors passer ce mélange ga- zeux par un. échangeur calorifique quelconque 25, dans lequel on récupère encore de la chaleur, et on peut encore éventuel- lement faire passer, le mélange- gazeux par un dépoussiéreur supplémentaire 16a.
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La fig. 3 montre comment certaines parties des ser- pentins peuvent être abritées, ou isolées, lorsqu'on l'esti- me nécessaire.
La figé 4 montre comment le four peut être disposé pour l'accumulation des poussières, par une ouverture pré- vue à la périphérie du four, et pour l'évacuation des gaz dans une autre direction que les particules, et ce d'un ma- nière simple, sans pièces mobiles.
La tubulure d'entrée la pour le mélange combustible est orientée tangentiellement, tandis que le tuyau d'échap- pement des gaz 15 est placé au milieu, et que l'orifice de sortie des poussières est disposé dans un fond intermédiaire incliné. Cet orifice de sortie des poussières peut être pré- vu soit au milieu du fond, en 26, soit encore près de la ra- roi, auquel cas il se subdivise en plusieurs orifices, com- me indiqué en 27. En-dessous du four se trouve un accumula- teur de poussières 28, avec orifice de vidange 29. La sur- face d'allumage 22 est disposée comme dans la réalisation précédente, de même que les surfaces réfrigérantes (serpentins 18, voir également la coupe représentée par la fige 5).
Les gaz s"échappent par le tube 15 circulent à travers un échan- geur calorifique, par exemple une chaudière à gaz d'échappe- ment ou un surchauffeur 30, 33, avec poches da'ccumulation de poussières 31, et traversent finalement un dépoussiéreur centrifuge 32.
Les fige 6 et 7 représentent une éxécution rectangu- laire de la chambre de combustion d'un four accouplé à une chaudière à gaz d'échappement 30. Le mélange combustible s'y meut, de même que les snus-produits de la combustion dans le sens de la flèche. Les particules brûlées les plus lourdes ainsi que celles libérées par la combustion tombent dans les
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poches d'accumulation 31, tandis que les particules les plus légères sont entraînées vers le séparateur de poussières 32, dans lequel les gaz d'échappement et les particules solides sont séparés les uns des autres.
Des serpentins refroidisseurs 33 sont prévus dans la chambre de combustion, de la manière décrite précédemment, pour l'évacuation de la chaleur; ces serpentins refroidisseurs, dont la section devient de plus en plus faible, en suivant la direction d'écoulement des gaz, présentent une surface de chauffe de plus en plus réduite.
Ceci peut être obtenu soit en diminuant le nombre des rangées detubes, comme le montre la fig. 7, soit enaugmentant l'é- cartement des boucles successives des serpentins, dans la direction de circulation des gaz. Un orifice d'entrée d'air secondaire n'est pas indiqué, mais peut cependant être pré- vu à un endroit approprié.
Il est bien évident qu'une certaine régulation de la combustion peut également êtrê obtenue, lorsqu'on applique la présente invention, en agissant sur l'amenée de l'air servant à véhiculer le combustible. On peut d'autre part pré- voir une entrée d'air secondaire réglable. Bien entendu la nature du combustible utilisé pour l'alimentation du four intervient pour une part considérable dans la nécessité d'un réglage de l'air comburant.
Il @'est d'importance primordiale, pour une utilisation rationnelle de l'invention, que les surfaces de chauffe cons- tituées par les tubes soient maintenues à l'abri de la rouille.
Il est notoire que la rouille diminue les échanges calorifi- ques. On décrira dans ce qui suit de quelle manière sont dis- posés les tubes pour faciliter ce nettoyage.
Cette partie de l'invention se rapporte d'une part à un mode de suspension des tubes tel que ceux-ci,puissent être aisément secoués, pour en faire tomber la rouille- et, d'autre
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part, à. un dispositifpour secouer les tubes.
L'invention se caractérise dans ce but en ordre prin- cipal par le fait que les tubes sont recourbés en forme de boucles profondes, lesquelles sont suspendues de manière amo- vible, en étant repliées de façon appropriée ,à un tube é- gaiement refroidi par eau, et sont munies d'un dispositif permettant de les secouer, de fa-çon à les faire se cogner les unes contre les autres, pour en faire tomber la rouille.
La suspension amovible des tubes recourbés sur des tu- bes réfrigérés est une nouveauté essentielle qui doit être mise en évidence. De cette manière,le dispositifd'accrocha- ge ne risque pas d'être endommagé par la chaleur, qui peut dans beaucoup de cas, exercer une action considérable.
D'autre part, la suspension et le montage des tubes sont facilités, grâce à la présente invention.
Les figures ci-jointes montrent comment les tubes sont montés,pour pouvoir être débarrassés de la rouille, dans un canal parcouru par les gaz brûlés conforme à la présente invention, mais pouvant éventuellement êtreconçus autrement que cela a été antérieurement décrit.
La figure 8 représente une coupe verticale parallèle à la direction des gaz brûlés . La figure9 représente une coupe perpendiculaire à la précédente,selon la ligne IX-IX de la figure 8. La figure 10 montre un détail de la chaudière en représentation schématique. La figure 11 montre une coupe horizontale par la ligne XI-XI de la figure 8. La figure 12 représente un détail, et la figure 13 un autre détail, chaque fois d'une manière schématisée.
Dans les dessins 8, le-= tubes à eau faisant partie de la chaudière proprement dite sont,' désignée' par 41 et 42;les
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tubes à eau d'un économiseur sont représentés en 43, et la maçonnerie entourant,les faisceaux de tubes est représentée en 44. Le canal 44a dans lequel sont disposés les faisceaux de tubes est parcouru par les gaz brûlés dans le sens des flèches a. L'entrée et la sortie des gaz brûlés sont représen- tées respectivement en 45 et en 46. Les boucles tubulaires appartenant à la chaudière proprement dite sont raccordées par les tuyaux d'amenée et de retour 47 et 48 à un répartiteur 49 et à un collecteur 50, et l'eau y circule donc dans le sens des flèches b.
Conformément à l'invention, les tubes re- courbés 41-42 sont suspendus par rangées, côte à côte, à un tube en zig-zag 52, 'lequel est placé horizontalement, près de la voûte de la chambre 44a. Chac'une des diverses rangées des tubes recourbés est située dans un plan parallèle à celui de la figure 8, et toutes les boucles d'unemême rangée forment un seul tube, lequel est constitué par l'assemblage de plusi- eurs tubes plus courts, réunis par exemple par soudure. Les tubes particulièrement longs peuvent également être munis de raccords, pouvant également être ouverts pour faciliter le placement et le démontage.
Le tube 52 est raccordé aux deux récipients 49 et 50, ou dans certains cas, à des caisses à eau faisant partie de la chaudière, qui ne sont pas représen- tées ici, de tàlle manière qu'il soit refroidi efficacement par circulation d'eau, tout en constituant en même temps une partie de la surface de chauffe de la chaudière, et en contri- buant à la transmission de la chaleur.
La figure 9 montre comment les rangées de tubes recourbés peuvent être suspendues l'une près de l'autre sur le tube 52; elles peuvent également être fixées à une certaine distance les unes des autres, à l'aide de pièces intercalaires ondulées ou en forme de U, lesquelles sont représentées à la figure 12, vues de deux
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côtés perpendiculaires l'unà l'autre. Pour obtenir le meil- leur échange calorifique possible, les tubes 41 et 42 doi- vent être disposés de telle manière riue les gaz brûlés soient forcés de circuler entre eux en zig-zag, comme l'indiquent les flèches a' à la figure 11.
Pour obtenir cette disposition des tubes, on a replié légèrement vers' le côté 53, dans le haut, les tubes des rangées paires lorsque l'on considère les rangées parallèles au plan de la. figure 8, ou bien perpendicu- alire ent au plan de la figure 9, tandis que les tubes des rangées impaires sont maintenue suspendus de façon rectiligne.
La figure 13 représente schématiquement,du côté droit, des tubes repliés latéralement, et du côté gauche, des tubes ne comportant pas cette courburelatérale.
Les rangées paires de tubes descendent plus bas que les autres rangées;, et des tiges d'entraînement 56, disposées le long du canal des gaz brûlés 44a, attaquent les boucles inférieures de ces tubes (figure 9).Si l'on imprime à ces tiges un mouvement de va-et-vieht , on peut faire cogner é- nergîquement les tubes attaqués par ces tiges contre les autres tubes, de sorte que tous les tubes soient violemment secoués.
Il en résulte que les dépôts de rouille se détachent des tubas.
Si ce dispositif de nettoyage est réalisé avec des intervalles latéraux appropriés les tubes peuvent être maintenus pratique- ment exempts de dépôts de rouille.
Dans les petites chaudières, le dispositif de nettoyage peut être actionné à la main; dans ce but les tiges d'entraî- nement 56 sont reliées à un dispositif manuel d'actionnement quelconque, extérieur à la chaudière. Dans les grosses chau- dières, les tiges sont mises en mouvement mécaniquement comme l'indique la figure 9, avantageusement à l'aide d'un système
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bielle-manivelle 57, 58,59 et 60. Dans ce dernier cas, des dispositions peuvent être prises pour que le mécanisme de se- couagesoit automatiquement actionné à des intervalles de temps réguliers. A la place des tiges 56, on peut également utiliser des cables ou des fils.
Pour éviter l'usure des tubes, on peut les protéger à l'aide de pièzes spéciales diposées aux endroits où les tu- bes frappent l'un contre l'autre.
L'invention peut également être utilisée dans le cas de serpentins horizontaux comme par exemple dans les sur- chauffeurs. S'il s'agit de serpentins isolés, on peut pro- voquer les secouages nécessaires en faisant servir la tige d'entraînement d'outil à percussion, qui attaque, de l'exté- rieur de la chaudière, les serpentins.
Un autre avantage, qui est lié de préférence au mode de suspension des tubes représentés à la figure 8, est que chacune des rangées de tubes peut facilement être retirée et remplacée. Les tubes constituant lesrangées peuvent facile- ment être détachés des récipients 49 et 50, et simplement sou- levés du tube 52. La chambre 44a est munie dans ce but d'une voûte 62. Pour faciliter l'échange, le tube constituant la rangée de boucles dont il s'agit peut être rendu amovible, par exemple comme indiqué en 63.
Les tubes de l'économiseur 43 peuvent être diposés de la même manière, avec cette seule différence que les rangées de tubes sont placées opportunément dans la direction trans- verse,le par rapport au canal des gaz.
La figure 9 représente en 65 des portes grâce auxquel- les les tubes peuvent également être atteints par les côtés.
L'invention présente également l'avantage qu'elle em- pêche la production de dépôts à l'intérieur des tubes.
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Process for heating and combustion of various materials in the pulverized state, and devices "for carrying out the process.
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The present invention relates to a method and an embodiment of a furnace for heating, including combustion, of materials in a pulverized state. The invention relates in particular to a regulation of the heating or combustion temperature, whereby the appropriate temperature for each material is not exceeded anywhere in the furnace, and on the other hand is kept constant throughout the entire process. duration of combustion.
Previously, attempts were made to regulate the temperature of the oven by supplying excess air to the oven, or by reducing
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this part of the burnt gases.
In accordance with the invention, the temperature is preferably controlled by eliminating (optionally by recovering it) the superfluous heat. For a certain number of materials, the temperature at which agglomeration begins corresponds to the limit temperature which must not be exceeded. An oven produced in accordance with the present invention may be supplied with the aid of those of these materials which are found in the form of powders, or which are liable to be allowed to be divided very finely; similar fuels are, for example, test powder, charcoal and coal.
The present invention is particularly important from the point of view of the heating or the melting of the metals coming from the mineral sludge, and especially in those of the practical cases of preparation thereof which are described by way of example in this article. following.
It can already be pointed out now that the purpose of temperature control by removing excess heat is also to use this as much as possible. The exhaust heat is used primarily for heating purposes, including heating and possibly vaporizing water in thermal or steam motive power installations. How this object is achieved will be described in more detail in the following, in conjunction with the accompanying figures, which show some embodiments of the invention.
Figure 1 shows a vertical section I-I in Figure 2, and Figure 2 a horizontal section II-II in Figure 1, in a cylindrical furnace. Figure 3 represents
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a special provision.
Figure 4 shows a vertical median section, and Figure 5 a horizontal section V = V of Figure 4, in another embodiment of the furnace provided with a coupled exhaust gas boiler.
Figure 6 shows a vertical median section, and Figure 7 a horizontal section VII-VII in Figure 6, of a furnace coupled with an exhaust gas boiler.
In a cylindrical combustion chamber 1 provided with an upper opening 1a for the introduction of fuel and primary air, as well as a bottom 2 and a cover
3, two intermediate ends 4 and 5 are arranged as well as an air-cooled hollow shaft 6 which is mounted so as to be able to rotate relative to the bottom and to the cover and is rotated by means of a drive device 7, which is mounted below the oven, which rests either on pillars 8, or on similar supports. The way in which the shaft is mounted or how the drive device is made will not be discussed in detail here, given that these details are of a purely constructive nature.
The shaft which is mounted in the center of the oven is provided above each of the intermediate ends with scrapers 9, as well as similar scrapers 10 above the bottom 2. These scrapers are assumed to be of the form shown, c ' This is why they are only indicated in figure 1. The scrapers 9 have the function of bringing to annular openings 11, 12 intermediate bottoms, the particles falling on the bottoms 4 and 5, while the scrapers 1Q have the function of bringing to an evacuation orifice 13 the materials accumulated on the bottom 2.
The exhaust port 15 for the burnt gases is located under one of the intermediate bottoms; a centrifugal dust collector 16 is connected thereto.
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A large number of coils are placed inside the oven; they are indicated by the dotted lines 18, and are placed in a Zig-zag (see fig. @). The inlet and outlet ports of these coils are assembled tubes in distribution tubes and collectors 19 and 20 of a hot water distribution system. The coils do not however completely surround the wall; they leave a part of it free, in the vicinity of the opening 1a, so that this part 22 of the wall can serve, when it is hot as an ignition surface. The pre-heating of the wall can be carried out, for example, with the aid of gaseous or oily fuel.
After this preliminary heating, the material to be burned (pulverized fuel) is sent into the furnace using compressed air, through the orifice or the pipe 1a, (this orifice is shown in section in fig 2; it is indicated in dotted lines in fig. 1), and the. mixture is ignited by passing over surface 22. During start-up or when you want to start the combustion process, an additional fuel - for example a gas or a finely divided fuel oil. - sée - can be mixed with air. The combustible mixture circulates in a spiral downward spiral during combustion, as indicated by the dotted line, and the burnt gases meanwhile sweep the coils 18. Secondary air is optionally supplied through special orifices.
Fig.l shows a tangential inlet 1b and a radial inlet 1c. Several orifices arranged at different heights can be provided. According to the invention, the coils are arranged in such a way that their heat absorption capacity, that is to say their total heating surface decreases going downwards, and this-
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in proportion to the decrease in the calorific value of the fuel, and in the oxygen content of the air, for example, by giving the coils smaller and smaller sections as one approaches the orifice gas outlet. 15.
A consequence of this arrangement is that the heat dissipation produced by the water circulating in the coils is greatest at the point where the heat emitted is greatest, and that it is lowest at the place where the heat release is the least. The temperature is kept in this way practically constant in all the sections, and by varying, for example, the speed of the fluid circulating in the coils, the combustion temperature can be regulated and kept at the desired value throughout the duration. of the . combustion. Due to the spiral movement of the flue gases, the solid particles in them are thrown by centrifugal force outwards against the walls of the fireplace.
The particles then fall from these walls onto the intermediate base 5, and are brought by scraping onto the latter, to the opening 11 through which they fall on, the following intermediate base 4, then fall through the opening 12 directly onto the bottom of oven 2, from where they are discharged through opening 13.
The burnt gases pass through the opening 11 to go to the outlet 15, then to the centrifugal dust collector 16, where still remaining particles are separated from the gas mixture. This gaseous mixture is then passed through one. Any heat exchanger 25, in which heat is still recovered, and the gas mixture can optionally be passed through an additional dust collector 16a.
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Fig. 3 shows how parts of the serpentines can be sheltered, or isolated, when deemed necessary.
Fig. 4 shows how the furnace can be arranged for the accumulation of dust, by an opening provided at the periphery of the furnace, and for the evacuation of gases in a direction other than the particles, and this from a ma - simple, without moving parts.
The inlet pipe 1a for the combustible mixture is oriented tangentially, while the gas exhaust pipe 15 is placed in the middle, and the dust outlet orifice is arranged in an inclined intermediate bottom. This dust outlet orifice can be provided either in the middle of the bottom, at 26, or still near the edge, in which case it is subdivided into several orifices, as indicated at 27. Below the oven There is a dust accumulator 28, with drain opening 29. The ignition surface 22 is arranged as in the previous embodiment, as are the cooling surfaces (coils 18, see also the section represented by the fig. 5).
The gases escaping through tube 15 circulate through a heat exchanger, for example an exhaust gas boiler or superheater 30, 33, with dust collecting pockets 31, and finally pass through a dust collector. centrifugal 32.
Figures 6 and 7 show a rectangular execution of the combustion chamber of a furnace coupled to an exhaust gas boiler 30. The combustible mixture moves there, as do the snus-products of combustion in it. the direction of the arrow. The heaviest burnt particles as well as those released by combustion fall into the
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accumulation pockets 31, while the lighter particles are drawn to the dust separator 32, in which the exhaust gases and the solid particles are separated from each other.
Cooling coils 33 are provided in the combustion chamber, as described above, for heat removal; these cooling coils, the cross-section of which becomes smaller and smaller, following the direction of flow of the gases, have an increasingly reduced heating surface.
This can be achieved either by reducing the number of rows of tubes, as shown in fig. 7, or by increasing the spacing of the successive loops of the coils, in the direction of gas circulation. A secondary air inlet is not shown, but can however be provided at a suitable location.
It is obvious that a certain control of the combustion can also be obtained, when applying the present invention, by acting on the supply of the air serving to convey the fuel. On the other hand, an adjustable secondary air inlet can be provided. Of course, the nature of the fuel used for supplying the furnace plays a large part in the need to adjust the combustion air.
It is of paramount importance, for a rational use of the invention, that the heating surfaces formed by the tubes be kept free from rust.
It is well known that rust reduces heat exchange. How the tubes are arranged to facilitate this cleaning will be described below.
This part of the invention relates on the one hand to a method of suspending the tubes such that they can be easily shaken, to make rust fall out of them- and, on the other hand
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share, at. a device for shaking the tubes.
The invention is characterized for this purpose in the main order by the fact that the tubes are curved in the form of deep loops, which are suspended removably, being folded in an appropriate manner, from a coolly cooled tube. by water, and are provided with a device allowing to shake them, so as to make them bump against each other, to make rust fall.
The removable suspension of curved tubes on refrigerated tubes is an essential novelty that must be highlighted. In this way, there is no risk of the hooking device being damaged by heat, which can in many cases exert considerable action.
On the other hand, the suspension and the assembly of the tubes are facilitated, thanks to the present invention.
The attached figures show how the tubes are mounted, in order to be able to be freed from rust, in a channel traversed by the burnt gases in accordance with the present invention, but which may possibly be designed otherwise than has been previously described.
Figure 8 shows a vertical section parallel to the direction of the burnt gases. Figure 9 shows a section perpendicular to the previous one, along the line IX-IX of Figure 8. Figure 10 shows a detail of the boiler in schematic representation. Figure 11 shows a horizontal section through the line XI-XI of Figure 8. Figure 12 shows a detail, and Figure 13 another detail, each time in a schematic manner.
In the drawings 8, the water tubes forming part of the boiler proper are 'designated' 41 and 42;
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The water tubes of an economizer are shown at 43, and the masonry surrounding the bundles of tubes is shown at 44. The channel 44a in which the bundles of tubes are arranged is traversed by the burnt gases in the direction of the arrows a. The inlet and outlet of the burnt gases are shown at 45 and 46 respectively. The tubular loops belonging to the boiler itself are connected by the supply and return pipes 47 and 48 to a distributor 49 and to a collector 50, and the water therefore circulates therein in the direction of the arrows b.
In accordance with the invention, the curved tubes 41-42 are suspended in rows, side by side, from a zigzag tube 52, which is placed horizontally, near the arch of the chamber 44a. Each of the various rows of curved tubes is located in a plane parallel to that of Figure 8, and all the loops of the same row form a single tube, which is formed by the assembly of several shorter tubes, united for example by welding. Particularly long tubes can also be fitted with fittings, which can also be opened to facilitate placement and removal.
The tube 52 is connected to the two vessels 49 and 50, or in some cases to water boxes forming part of the boiler, which are not shown here, so that it is effectively cooled by circulation of water. water, while at the same time constituting part of the heating surface of the boiler, and contributing to the transmission of heat.
Figure 9 shows how the rows of curved tubes can be suspended close to each other on tube 52; they can also be fixed at a certain distance from each other, using corrugated or U-shaped spacers, which are shown in figure 12, seen from two sides.
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sides perpendicular to each other. To obtain the best possible heat exchange, the tubes 41 and 42 must be arranged in such a way that the burnt gases are forced to flow between them in a zig-zag fashion, as indicated by the arrows a 'in figure 11. .
In order to achieve this arrangement of the tubes, the tubes of the even rows have been bent slightly towards the side 53 at the top when considering the rows parallel to the plane of the. figure 8, or else perpendicular to the plane of figure 9, while the tubes of the odd rows are kept suspended in a rectilinear fashion.
FIG. 13 shows schematically, on the right side, tubes folded laterally, and on the left side, tubes not having this lateral curvature.
The even rows of tubes descend lower than the other rows ;, and drive rods 56, arranged along the flue gas channel 44a, attack the lower loops of these tubes (Figure 9). these rods a back-and-forth movement, the tubes attacked by these rods can be energetically knocked against the other tubes, so that all the tubes are violently shaken.
As a result, the rust deposits detach from the snorkels.
If this cleaning device is carried out with suitable lateral gaps the tubes can be kept practically free from rust deposits.
In small boilers, the cleaning device can be operated by hand; for this purpose, the drive rods 56 are connected to any manual actuation device outside the boiler. In large boilers, the rods are set in motion mechanically as shown in figure 9, advantageously using a system
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connecting rod-crank 57, 58, 59 and 60. In the latter case, arrangements can be made for the shaking mechanism to be automatically actuated at regular time intervals. Instead of the rods 56, cables or wires can also be used.
To prevent wear of the tubes, they can be protected with the help of special clips placed in the places where the tubes strike against each other.
The invention can also be used in the case of horizontal coils such as for example in superheaters. In the case of insulated coils, the necessary shaking can be caused by using the drive rod as an impact tool, which attacks the coils from outside the boiler.
Another advantage, which is preferably related to the method of hanging the tubes shown in Figure 8, is that each of the rows of tubes can easily be removed and replaced. The tubes constituting the rows can easily be detached from the containers 49 and 50, and simply lifted from the tube 52. The chamber 44a is provided for this purpose with an arch 62. To facilitate the exchange, the tube constituting the row loops in question can be made removable, for example as indicated at 63.
The tubes of the economizer 43 can be arranged in the same way, with the only difference that the rows of tubes are conveniently placed in the transverse direction, relative to the gas channel.
FIG. 9 shows doors at 65 by means of which the tubes can also be reached from the sides.
The invention also has the advantage that it prevents the production of deposits inside the tubes.