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BABCOCK & WILCOX LIMITED, résidant àLONDRES .
PERFECTIONNEMENTS AUX FOYERS A TOURBILLONNEMENT.
Cette invention concerne des foyers à tourbillonnement c'est-à-- dire des foyers du genre où les gaz tourbillonnent autour d'une chambre de combustion, avec décharge axiale des gaz de la chambre de combustion et éva- cuation de la scorie à l'état de fusion.
Dans ces foyers, on aménage habituellement dans le parcours des gaz en aval de la chambre de combustion à tourbillonnement un écran à sco- rie tubulaire refroidi par circulation de fluide,pour intercepter les parti- cules de scorie fondue entraînées dans les gaz chauds. La disposition de cet écran à scorie présente différentes difficultés du fait qu'il est désira- ble que les gaz chauds puissent circuler normalement sur les tubes de l'é- cran à scorie, que la scorie recueille sur les tubes ne soit pas refroidie suffisamment pour devenir visqueuse, et que l'écoulement de la scorie de la surface extérieure des tubes de l'écran ne soit pas empêché.
Dans une for- me d'exécution du foyer à tourbillonnement, il est usuel de prévoir une cham- bre intermédiaire, fréquemment appelée chambre de combustion intermédiaire, entre la chambre de combustion primaire ou chambre de tourbillonnement et une chambre de rayonnement où les gaz chauds sont refroidis principalement par rayonnement et de disposer l'écran à scorie en travers de la sortie de la chambre intermédiaire donnant dans la chambre de rayonnement. Toutefois, l'écran à scorie se trouve alors dans une zone relativement froide dujaarcours des gaz,et un écran à scorie qui opère d'une manière satisfaisante lorsque la chambre de combustion à tourbillonnement associée fonctionne à son régime normal, opère d'une façon moins satisfaisante lorsque cette chambre fonction- ne sous charge partielle.
Une difficulté similaire se présente lorsque deux ou plusieurs chambres de tourbillonnement sont aménagées pour décharger des gaz chauds dans une chambre intermédiaire unique, et il est nécessaire occa- sionnellement de ne faire fonctionner qu'une seule ou quelques unes seulement des chambres de combustion.
Un but de l'invention est de procurer un dispositif perfectionné d'écran à scorie qui opère d'une manière satisfaisante aux allures de charge
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partielle du foyer à tourbillonnement associé.
Suivant 1* invention, dans un foyer à tourbillonnement où la cham- bre de combustion à tourbillonnement est pourvue d'un écran à scorie tubulai- re qui est disposé dans le parcours des gaz allant à la sortie des gaz de la chambre et comprend un certain nombre de tubes espacés les uns des autres, s'étendant longitudinalement par rapport à la chambre de combustion et grou- pés autour de l'axe de la chambre.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec réfé- rence aux dessins partiellement schématiques annexés, dans lesquels :
Fig.1 est une coupe verticale longitudinale d'un foyer cyclone, suivant la ligne I-I de la Fig. 2 et vue dans le sens indiqué par les flè- ches ;
Fig. 2 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne II-II de la Fig. 1;
Fig. 3 est une coupe verticale longitudinale d'un foyer avec brûleurs installés aux angles et chambre de rayonnement associée, la coupe étant faite suivant la ligne III-III de la FiG. 4 et vue dans le sens indi- qué par les flèches; et
Figo 4 est une coupe horizontale suivant la ligne IV-IV de la Fig. 3.
En ce qui concerne d'abord la forme d'exécution de l'invention représentée sur les figs. 1 et 2, un foyer cyclone 1, de forme générale cy- lindrique, est disposé de manière à présenter son axe longitudinal verticale- ment pour décharger les produits chauds de la combustion de bas en haut à tra- vers le ciel 2, à refroidissement par circulation de fluide, d'une chambre de combustion secondaire 3.
La paroi cylindrique 4 du foyer 1, comporte des tubes 5 raccordés par leurs extrémités inférieures à un collecteur d'entrée annulaire 6 et par leurs extrémités supérieures à un collecteur intermédiai- re annulaire 7, les tubes 5 et les collecteurs 6 et 7 étant noyés dans de la matière réfractaire 8, appliquée pendant qu'elle se trouve à l'état plastique et mintenue en place, d'une manière connue, par de courts ergots métalliques (non représentés) soudés aux tubes 5.
Une extrémité supérieure tronconique du foyer 1 possède une paroi latérale inclinée 9 qui comporte de courts tu- bes 10 s'étendant de bas en haut et radialement vers l'intérieur, raccordés par leurs extrémités inférieures au collecteur intermédiaire 7 et par leurs extrémités supérieures à un collecteur de sortie annulaire 11, tandis que la paroi d'extrémité supérieure plate 12 du foyer 1 comprend un tube enroulé en spirale 13, convenablement raccordé pour être parcouru par le courant d'eau de refroidissement, les tubes 10 et 13 et le collecteur 11 étant aussi noyés dans la matière réfractaire 8.
Une série circulaire de tubes convenablement espacés 19, entourant un passage de sortie cylindrique 20 co-axial au foyer 1, s'étend de haut en bas du collecteur 11, parallèlement aux tubes de parois 5, jusqu'à une région située à proximité d'une sortie de gaz radiale 21 de l'extrémité inférieure du foyer cyclone, où chaque tube est trifurqué et où les extrémités trifurquées 22 sont recourbées pour se raccorder de haut en bas et radialement vers l'ex- térieur au collecteur inférieur 6. Tous les tubes 19 et leurs extrémités in- férieures trifurquées 22 sont pourvus d'ergots (non représentés) qui y sont soudés et ils sont recouverts de matière réfractaire 23 appliquée à l'état plastique.
La matière réfractaire recouvrant les extrémités 22 des tubes rem- plit complètement les espaces entre les extrémités inférieures des tubes pour former un fond annulaire continu 24 et un goulet vertical. 25 entourant la sortie de gaz 21. Une sortie de scories 26 est ménagée au niveau le plus bas du fond 24, un tube d'une trifurcation étant omis afin de laisser suffisamment de place pour la sortie. Le foyer cyclone entier est recouvert d'une couche
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de matière thermiquement isolante 27 et d'une enveloppe en tôle 28.
Trois tuyères tangentielles 30, 31, 32 sont prévues, l'une au- dessous de l'autre sur l'un des côtés du foyer cyclone, la tuyère supérieure 30 pour l'admission de combustible solide conjointement avec de l'air primai- re et les deux autres 31, 32 pour l'admission d'air secondaire. Une tuyère 33 est aménagée centralement dans la paroi 12 pour l'admission d'un courant tourbillonnant d'air comburant tertiaire dans l'extrémité du passage de sor- tie des gaz 20 du côté opposé à la sortie des gaz 21.
Pendant le fonctionnement du foyer cyclone, le combustible ad- mis par la tuyère 30 brûle en parcourant une trajectoire hélicoïdale de haut en bas le long de la paroi 4. La scorie liquide déposée sur la paroi 4 s'écoule de haut en bas sur la paroi du fond annulaire 24, d'où elle se rend par la sortie 26 dans la chambre de combustion secondaire 3. Les gaz de combustion chauds, tournoyant encore, passent pe rpendiculairement ou à peu près perpendiculairement aux tubes 19 dans le passage de sortie cylin- drique 20, et descendent ensuite axialement suivant un parcours hélicoïdal dans la chambre de combustion secondaire 3. Il est clair que les tubes 19 servent d'écran à scorie pour les gaz chauds passant dans le passage de sor- tie cylindrique 20.
La scorie en fusion déposée sur les tubes 19 descend le long des tubes et s'écoule dans la chambre de combustion secondaire.
Si l'on se réfère à la forme d'exécution de l'invention représen- tée sur les FigSo 3 et 4, une chambre de foyer à quatre faces 40 est chauf- fée en des points adjacents à ses angles par des tuyères de brûleurs à com- bustible pulvérisé 41 et est alimentée en air secondaire par des tuyères 42 et 43 disposées à proximité des tuyères de brûleurs 41. La section transver- sale particulière de la chambre de combustion du foyer, telle qu'elle se pré- sente en plan, e t la disposition des tuyères 41, 42 et 43 sont décrites en détail dans le Brevet belge n 515.750.
La chambre du foyer est formée par une maçonnerie de briques rectangulaire 44, garnie de matière réfractaire 45 et les parois sont garnies, sur leurs surfaces intérieures, de tubes de refroidissement convenablement espacés 46 qui s'étendent aussi de manière à garnir le fond 47 de la chambre du foyer et garnir le bord d'une sortie 48 ménagée dans le fond 47 pour l'évacuation de la scorie en fusion,
les tubes étant reliés par leurs extrémités inférieures à des collecteurs d'entrée tels que 49. Le ciel 50 de la chambre du foyer est pourvu d'une sortie de gaz centrale carrée 51 communiquant avec une chambre de rayonnement 52 s'étendant de bas en haut depuis la chambre du foyer et pourvue d'un fond en forme de tré- mie 53. Les parties supérieures des tubes 46 garnissent le ciel 50 de la cham- bre du foyer et s'étendent de bas en haut sur les côtés de la sortie des gaz 51 pour se rendre dans la chambre de rayonnement 52 où ils garnissent les pa- rois 54 du fond en trémie 53 et les parois 55 de la chambre de rayonnement.
Un écran à scorie 60 formé de rangées de tubes verticaux largement espacés 61 et ayant une section transversale approximativement égale à celle de la sortie des gaz 51, est disposé centralement à l'intérieur de la chambre du foyer 40 et s'étend approximativement sur toute la hauteur de celle-ci.
Les tubes 61 sont répartis en groupes dont les extrémités inférieures respec- tives sont recourbées en sens opposés de telle sorte que tous les tubes vien- nent dans un plan commun avant de passer à travers le fond de la chambre du foyer pour se raccorder à deux distributeurs 62 disposés sur les côtés oppo- sés de la sortie de scorie 48. Immédiatement en dessous du niveau de la ser- tie des gaz, les rangées de tubes de l'écran à scories situées le plus à l'ex- térieur sont recourbées vers l'intérieur pour venir dans le même alignement que les tubes des rangées adjacentes. Les rangées de tubes 61 situées le plus à l'extérieur peuvent être considérées comme délimitant un passage cen- tral de sortie des gaz.
Au-dessus du niveau de la sortie des gaz, les tu- bes 61 sont alignés en trois rangées afin de former des parois de tubes 65, 66, 67 s'élevant à l'intérieur de la chambre de rayonnement 52 pour se raccor- der à des collecteurs supérieurs (non représentés) et qui sont, au-dessus du niveau du fond en trémie, parallèles aux deux parois latérales opposées 80
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de la chambre de rayonnement et divisent le parcours de gaz dans celle-ci en deux passages de circulation de gaz couplés en parallèle. Les tubes 61 peu- vent être couverts de matière réfractaire sur la totalité ou une partie de leur longueur et dans la chambre de rayonnement on peut augmenter le nombre de tubes par des bifurcations.
Dans la région du fond en forme de trémie 53, les parties inférieures 65a et 67a des parois 65 et 67 sont inclinées à l'extérieur vers les côtés contigus correspondants au fond en trémie 53, de telle sorte que quatre espaces cunéiformes d'écoulement des gaz 81a, 81b, 81c et 81d présentant chacun approximativement le même degré de divergence sont formés par les parties inférieures des parois et les faces mentionnées du fond en trémie,les espaces constituant les parties inférieures des passages d'é- coulement de gaz couplés en parallèle menant aux parties principales supérieu- res des passages d'écoulement de gaz couplés en parallèle.
Lorsque la chambre de foyer 40 se trouve en service, le combusti- ble débité par les tuyères de brûleur 41 parcourt une trajectoire hélicoï- dale dans la chambre du foyer (comme c'est indiqué par les flèches sur la Fig. 4) pendant qu'il, brûle. Les gaz chauds,tournoyant encore, pénéètrent @ dans l'écran à scorie perpendiculairement ou à peu près perpendiculairement aux tubes 61 et s'écoulent axialement et de bas en haut dans la chambre de rayonnement 52. La scorie en fusion déposée sur les tubes 61 descend le long des tubes et tombe dans la sortie de scorie 48.
On constatera que dans les deux formes d'exécution de l'invention ci-dessus décrites, l'écran à scories est formé par une disposition prismati- que ou cylindrique des tubes refroidis par circulation de fluide montés coaxia- lement à l'intérieur de la chambre du foyer à tourbillonnement et que les gaz chauds s'écoulent normalement ou à peu près normalement aux tubes dans un pas- sage de sortie des gaz d'où. ils se dirigent, toujours en tournoyant, vers une chambre de rayonnement. Les tubes de l'écran à scorie sont disposés vertica- lement pour faciliter l'écoulement de la scorie en fusion de haut en bas le long des tubes vers une sortie de scorie en fusion.
REVENDICATIONS.
1. - Foyer à tourbillonnement caractérisé en ce qu'un écran à scorie tubulaire est disposé à l'intérieur de la chambre du foyer dans le parcours des gaz allant à la sortie des gaz de la chambre et comprend un cer- tain nombre de tubes espacés les uns des autres, s'étendant longitudinalement par rapport à la chambre du foyer et groupés autour de l'axe de la chambre.