BE513393A - - Google Patents

Description

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  PERFECTIONNEMENTS AUX FOYERS CYCLONES. 



   Cette invention concerne les foyers cyclones, c'est-à-dire les foyers du type comportant une chambre de combustion de section circulaire ou sensiblement circulaire délimitée par des parois réfractaires refroidies et qui sont destinés à fonctionner avec un tourillon de combustible à teneur en cendre et l'air à l'intérieur de la chambre et l'évacuation de la cendre à l'état de fusion. Au cours du fonctionnement d'un foyer cyclone, on ren- contre parfois des difficultés provenant d'adhérences de coke qui tendent à se former lorsque du charbon collant est pressé contre la paroi de la cham- bre de combustion et un but de l'invention est de supprimer ou de réduire cet inconvénient. Un autre but est de fournir un foyer cyclone ayant de meil- leures caractéristiques d'allumage.

   Un autre but encore est de permettre de réduire la pression d'air nécessaire pour faire fonctionner un foyer cyclone. 



   Dans un foyer cyclone ayant une entrée d'air secondaire tangen- tielle ou à peu près tangentielle à la paroi périphérique de la chambre de combustion, suivant la présente invention, les dispositifs d'introduction du combustible destinés à amener dans la chambre de combustion un courant d'air et de combustible pour alimenter la combustion dans la chambre sont dirigés de manière à débiter axialement vers l'extrémité de la chambre de combustion opposée à la sortie des gaz, 
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec ré- férence aux dessins annexés, en partie schématiques, dans lesquels : 
Les Figs. 1, 2 et 3 sont des coupes verticales montrant dif- férentes formes de l'invention. 



   Sur les dessins, le foyer cyclone 1 ayant une paroi   périphéri-   que 2 de section circulaire est constitué par des parois comportant des tubes vaporisants 5 d'un générateur de vapeur chauffé par le foyer cyclone. Les tubes 5 sont, d'une manière connue, pourvus d'ergots soudés destinés à mainte- nir la matière réfractaire 6 recouvrant les tubes.

   L'extérieur   du'   système de tubes est couvert d'une couche de matière isolante 7 enfermée dans une gaine 

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   métallique 8,   
La chambre du foyer cyclone qui est pourvue d'une tuyère 16 pour introduire le combustible et l'air porteur dans la chambre et de tuyères 23 d'air secondaire, disposées tangentiellement par rapport à la paroi périphéri- que du foyer cyclone, débite ou décharge ses gaz dans une chambre de combustion secondaire 10 conduisant à une chambre de rayonnement 12. Les parois de la chambre de combustion secondaire et de la chambre de rayonnement sont garnies de manière appropriée de tubes vaporisants, les tubes garnissant la chambre de combustion secondaire étant pourvus d'ergots et recouverts de matière ré- fractaire. 



   Sur la Fig. 1, la paroi périphérique 2 est de forme cylindrique et l'extrémité 3 de la chambre de combustion est concave, ayant par exemple la forme conique représentée, tandis que l'autre extrémité de la chambre de combustion est pourvue d'un goulet de sortie des gaz conique, rentrant vers 1-'intérieur,, 4 qui forme une sortie centrale pour les gaz de la chambre de combustion vers la chambre de combustion secondaire 10. Les tubes d'un écran à scorie 11 s'étendent en travers de la sortie des gaz de la chambre de com- bustion secondaire vers la chambre de rayonnement 12. 



   L'axe longitudinal du foyer cyclone est .incliné vers le bas, sous un petit angle, vers l'extrémité de décharge dès gaz de la chambre qui se trouve au point le plus bas, avec une sortie de scorie 13 pour la décharge de la scorie dans la chambre de combustion secondaire 10 et de là, par un orifice de décharge de scorie   14,   dans un bassin d'eau auquel l'orifice   14   est raccordé par un joint étanche à l'air. L'effet de refroidissement des tu- bes de paroi est tel que sur toute la gamme de charges pour lesquelles le foyer cyclone est conçu, la scorie dans la chambre de combustion secondaire aussi bien que dans la chambre du foyer cyclone est à l'état de fusion tan- dis que dans la chambre de rayonnement elle se   solidifie.   



   Une chemise d'air   15,   protégée par les tubes refroidissants 5 re- couverts de matière réfractaire et coaxiale au foyer cylone 1, pénètre par la paroi postérieure dans la chambre de combustion secondaire 10 qu'elle tra- verse et se termine dans le goulet de sortie des gaz 4, une sortie annulai- re de gaz 9 étant ainsi délimitée entre la matière réfractaire et le goulet de sortie des gaz 4.

   L'extrémité extérieure du tube 15 est pourvue d'une entrée d'air latérale par laquelle de l'air arrive dans le tube, A travers le tube 15 dont il est écarté et   auquel   il est coaxial, passe un conduit ou tuyère 16 débitant un courant d'air et de combustible.   @   
A l'extrémité du foyer cyclone opposée à la sortie des gaz, se trouve une tête de brûleur cylindrique 17 dans lequel un courant d'air et de combustible peut être amené tangentiellement par un   conduitlS.   Une autre arrivée d'air peut se faire par une connexion   19,   tangentiellement et dans le même sens de tourbilonnement que celui du courant d'air et de combustible, dans un tuyau 20 .coaxial au brûleur et au foyer cyclone,

   afin de produire une succion empêchant la flamme d'être soufflée vers l'extérieur lorsqu'on obser- ve le feu par une porte de regard 21. 



   Les tuyères d'air secondaire 23 sont placées axialement sur une rangée depuis l'extrémité 3 du foyer cyclone, sur la plus grande partie de la longueur de la paroi périphérique, et l'air secondaire peut être amené aux tuyères à grande vitesse et dans le même sens de tourbillonnement que celui communiqué par la tête de brûleur   17;   
En fonctionnement, un courant de combustible, comme par exemple du charbon grossièrement pulvérisé jusqu'à 5 mm., et d'air servant de véhicu- le est soufflé dans le conduit 16 et de l'air additionnel est envoyé dans le tube 15 afin d'éviter que le charbon ne s'agglomère dans le conduit.

   Le cou- rant de combustible et d'air s'épanouit et glisse le long de l'extrémité coni- que 3 de la chambre de combustion vers la périphérie de la chambre où il est pris dans le tourbillon de l'air secondaire sortant des tuyères 23 et il est entraîné en hélice vers le goulet de sortie 4. Le combustible est ainsi brû- lé ét la scorie forme un enduit constamment renouvelé sur la surface intérieu- re de la paroi périphérique 2 de la chambre de combustion. L'enduit de scorie 

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 s'écoule et sort par la sortie de scorie 13 vers la chambre de combustion se- condaire 10 tandis que les gaz de combustion traversant la sortie 9 vers la chambre de- combustion secondaire et de là dans la chambre de rayonnement 12. 



   Une partie du combustible, avec l'air servant de véhicule, peut être amenée par la tête du   brûleur: '   18 et dans ce cas, le débit du brûleur concourt à l'é- talement du courant axial d'air et de combustible projeté vers l'extrémité 
3 de la chambre du foyer cyclone. 



   Le combustible amené par le conduit 16 pénètre dans la chambre du foyer cyclone par le chemin libre le plus long possible, c'est-à-dire le long de l'axe qui peut avoir une longueur de plusieurs mètres. En parcourant ce chemin, le charbon même le plus volatil perd la plus grande partie de son gaz de sorte que lorsque les particules de combustible atteignent la paroi de la chambre de combustion elles ne sont plus collantes. L'air véhicule et l'air introduit par le tube 15 servent d'air de combustion pour les gaz pro- duits dans le courant axial de charbon, de sorte qu'une température élevée est atteinte et que la combustion du coke est amorcée, 
Dans une variante, on prévoit un dispositif approprié pour forcer le courant d'air et de combustible du conduit 16   à   tourbillonner dans le même sens que l'air secondaire. 



   Dans une autre variante, au lieu de prévoir un brûleur pour in- troduire par l'extrémité 3 du foyer cyclone un courant tourbillonnant addi- tionnel de combustible et d'air, un dispositif est prévu pour diriger axia- lement par l'extrémité 3 un courant additionnel de combustible et d'air sans tourbillon. 



   Dans la variante représentée sur la Fig.   2,   le passage du con- duit 16 par la chambre de combustion secondaire est évité. Comme c'est re- présenté, le conduit 16 et le tube 15 se terminent dans la paroi postérieure de la chambre de combustion secondaire. Il est nécessaire que le jet d'air et de combustible soit assez fort et assez concentré pour qu'il atteigne l'ex- trémité 3 du foyer cyclone. Si on le désire, on peut mélanger au combustible solide un véhicule plus dense que l'air, par exemple de l'huile. 



   L'axe longitudinal du foyer cyclone est incliné de haut en bas vers la chambre de combustion secondaire 10 sous un angle notable et l'ex- trémité inférieure du foyer cyclone est ouverte pour fournir une sortie de gaz 9 par laquelle la scorie fondue coule aussi dans la chambre de com- bustion secondaire. L'extrémité supérieure cylindrique de la chambre du foyer cyclone dans laquelle sont placées les tuyères 23 d'air secondaire s'étend sur environ la moitié de la longueur de la paroi périphérique de la chambre tandis que l'extrémité inférieure de la chambre du foyer cyclone est conique vers la sortie des gaz 9 afin de retenir le combustible solide dans l'extré- mité supérieure cylindrique de la chambre de combustion. Des dispositifs de regard sont prévus en 19, 20, 21 et 22 comme sur la Fig. 1. 



   La Fig. 3'montre un foyer cyclone à axe vertical. La partie supérieure 29 de la chambre de combustion comprenant les tuyères 23 d'air secondaire est conique vers le bas et, en dessous de la partie 29, la par- tie intermédiaire 25 est conique vers le bas sous un angle plus grand, tan- dis que la partie du fond   30   est cylindrique. Le fond de la chambre du foyer cyclone est fermé par une paroi 33 et une chemise d'air 15 coaxiale à la par- tie 30 s'étend à travers la paroi et est protégée par un tube de refroidisse- ment 5 recouvert de matière réfractaire. A l'intérieur du tube 15 et écarté de lui se trouve un conduit 16 pour la décharge d'un courant d'air et de combustible. 



   La partie 30 au fond de celui-ci forme une sortie de gaz et de scorie 31 d'où part tangentiellement, de manière que les gaz puissent y péné- trer avec un minimum de turbulence du courant, un conduit 32 en forme de tuy- re divergente aboutissant à la chambre de combustion secondaire 10, la limite entre celle-ci et la chambre de rayonnement 12 est marquée par le bord 34 de la couche réfractaire recouvrant les tubes garnissant les parois de la chambre de combustion secondaire. Un écran à scorie 11 est placé en travers 

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 de la sortie de gaz du conduit 32 et le fond de la chambre de combustion se- condaire est incliné vers une sortie de scorie 14 dans le fond du conduit. 



   Le foyer cyclone est pourvu de conduits 25 et 26 dont plusieurs aboutissent aux tuyères tangentielles 27 et 28 pour introduire respectivement un courant additionnel de combustible et d'air de transport et-un courant d'air enveloppant dans le même sens de tourbillonnement que celui-imprimé à l'air secondaire introduit par les tuyères 23. 



    REVENDICATIONS.   



   1. - Foyer cyclone pourvu d'une entrée d'air secondaire tangen- tielle ou sensiblement tangentielle à la paroi périphérique de la chambre de combustion, caractérisé en ce que le dispositif d'introduction d'un courant d'air et de combustible destiné à entretenir la combustion dans la chambre du foyer est dirigé de manière à débiter axialement vers l'extrémité du foyer opposée à la sortie des gaz.

Claims (1)

1. 2. - Foyer cyclone suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un dispositif additionnel est prévu pour introduire dans la chambre de combustion, par l'extrémité opposée à la sortie des gaz,un courant d'air et de combustible additionnel destiné à brûler dans la chambre.

   3. - Foyer cyclone suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif additionnel est dirigé de façon à débiter le courant axia- lement sans tourbillon.

   4. - Foyer cyclone suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif additionnel est disposé de manière à lancer le courant avec un tourbillon de même sens que celui de l'air secondaire.

   5. - Foyer cyclone suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'introduction du combus- tible comprend une tuyère ou conduit de débit coaxial à la chambre du foyer cyclone et s'étendant de la paroi postérieure d'une chambre de combustion se- condaire à travers cette chambre dans laquelle le foyer cyclone débite ou dé- charge ses gaz.

   6. - Foyer cyclone suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la tuyère ou conduit de débit s'étend au delà de l'extrémité de la paroi périphérique de la chambre du foyer cyclone.

   7. - Foyer cyclone suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la tuyère ou conduit de débit est entouré d'une paroi réfractaire comprenant des tubes de refroidissement.

   8. - Foyer cyclone suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'entre la paroi réfractaire et le conduit de débit se trouve une chemise d'air disposée de manière que l'air qui y circule pénètre dans la chambre du foyer cyclone.

   9. - Foyer cyclone suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité de la chambre du foyer cyclone opposée . la sortie des gaz est concave.

   10.- Foyer cyclone suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'admission d'air secondai- re s'étend axialement par rapport à la partie cylindrique de la paroi périphé- rique de la chambre du foyer cyclone depuis la paroi d'about opposée à la sor- tie des gaz sur environ la moitié ou plus de la moitié de la distance entre cette paroi et l'extrémité de sortie des gaz de la chambre.

   11. - Foyer cyblone suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie des gaz a la forme d'un anneau entourant l'extrémité de décharge du dispositif d'introduction de combustible.

   12. - Foyer cyclone suivant la revendication 11, caractériséen ce que l'extrémité de décharge du dispositif d'introduction de combustible est entourée par un goulet de décharge des gaz, conique vers l'intérieur et faisant saillie dans la chambre du foyer cyclone. <Desc/Clms Page number 5>

   13. - Foyer cyclone suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'introduction de combustible est pourvu d'un système destiné à forcer le mélange d'air et de combustible qu'il débite à tourbillonner dans le même sens que l'air secondaire.

   14. - Foyer cyclone suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe longitudinal de la chambre du foyer cyclone descend sous un angle notable vers la sortie des gaz et qu'une partie du foyer cyclone adjacente à la sortie des gaz est conique ou en substance conique vers la sortie.

   15. - Foyer cyclone suivant la revendication 1 ou 14, caractérisé en ce que le dispositif d'introduction de combustible est disposé de manière à débiter à travers la paroi postérieure d'une chambre de combustion secondai- re, en traversant cette chambre et coaxialement à la sortie des gaz de la cham- bre du foyer cyclone vers la chambre de combustion secondaire.

   16. - Foyer cyclone suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de combustion est à axe vertical et à sortie de gaz par le fond et comprend une partie conique ou sensiblement conique dans le sens de l'extrémité de sortie des gaz.

   17. - Foyer cyclone suivant la revendication 16, caractérisé en ce que le cône s'étend sur une partie supérieure de la chambre de combustion pourvue de tuyères d'admission d'air secondaire et qu'en dessous des tuyères, l'angle du cône augmente.

   18. - Foyer cyclone suivant la revendication 16 ou 17, caractéri- sé en ce qu'une entrée additionnelle tangentielle ou sensiblement tangentielle pour de l'air et du combustible est prévue près de l'extrémité supérieure de la chambre du foyer cyclone, l'entrée étant dirigée dans le même sens autour de l'axe du foyer cyclone que les tuyères d'air secondaire.

   19. - Foyer cyclone suivant les revendications 1, 16, 17 ou 18, caractérisé en ce qu'un conduit de sortie des gaz est placé tangentiellement ou en substance tangentiellement à la chambre du foyer cyclone pour obtenir un écoulement régulier des gaz.

   20. - Foyer cyclone suivant la revendication 19, caractérisé en ce que le conduit de sortie des gaz a la forme d'une tuyère divergente.

   21,- Foyer cyclone agencé et destiné à fonctionner en substance comme décrit ci-dessus avec référence aux dessins annexés. en annexe : 3 dessins.