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PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREILS DE COMBUSTION.
Cette invention concerne un appareil de combustion du type compor- tant plusieurs foyers cyclones agencés pour fonctionner en parallèle et dé- charger les gaz dans une chambre de combustion secondaire vers la paroi posté- rieure de celle-ci, chaque foyer cyclone ayant une paroi périphérique compre- nant un fond incliné de haut en bas vers une bouche d'écoulement de scorie située en dessous d'une sortie de gaz centrale dans une paroi d'about du foyer cyclone et aboutissant dans la chambre de combustion secondaire dans le fond de laquelle se trouve un orifice de sortie pour la scorie fondue. Durant le fonctionnement d'un appareil de ce genre,il peut se produire des circonstan- ces qui conduisent au blocage d'une ou des sorties de scorie.- du foyer cyclone.
A cet égard, les foyers cyclones sont très sensibles aux variations du point de fusion de la scorie et surtout de la teneur en cendre du combustible solide fourni pour la combustion. Il est particulièrement difficile d'éviter des arrêts lorsqu'on travaille à charge partielle avec un seul foyer cyclone en action. Un but de l'invention est de fournir un appareil de combustion dans lequel le danger de voir l'appareil rendu inopérant par suite du blocage de la sortie de scorie de foyer cyclone est au moins réduit.
Dans un appareil de combustion du type spécifié, suivant la pré- sente invention, la paroi postérieure de la chambre de combustion secondaire est parallèle aux parois d'about adjacentes des foyers cyclones ou est incli- née de haut en bas vers ces parois.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec réfé- rence aux dessins annexés, en partie schématique, dans lesquels ; la figure 1 est une coupe verticale suivant la ligne I-I de la figure 2, montrant une partie inférieure d'un générateur de vapeur et la figure 2 est une élévation arrière principalement en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1.
Les dessins montrent deux foyers cyclones 1, placés côté à côte avec leurs axes longitudinaux parallèles et inclinés sur l'horizontale, des-
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fines à fonctionner en parallèle.
Les parois de chaque foyer cyclone sont constituées de la manière connue par'des tubes vaporisants 3 du générateur de vapeur, recouverts du co- té du feu d'une matière réfractaire 4 et du côté extérieur d'une matière iso- lante 5 enfermée dans une gaine métallique 6 étanche au gaz.
Chaque foyer cyclone, au lieu d'avoir la forme cylindrique habi- tuelle, -est tronconique, avec le plus grand diamètre vers une chambre de com- bustion secondaire 15. Vers l'extrémité extérieure du foyer cyclone se trouve une pièce de transition plus fortement conique munie d'une tête cylin- drique de brûleur 7 où l'air primaire et le combustible, par exemple du char- bon grossièrement pulvérisé, peuvent être injectés tangentiellement à grande vitesse et en quantités réglées par un conduit d'arrivée 8. De l'air addi- tionnel en quantités mesurées peut être introduit axialement dans la tête du brûleur 7 par un tuyau 9. L'air secondaire peut être introduit à grande vi- tesse en quantités mesurées et dans le même sens de tourbillonnement que l'air primaire et le combustible par les tuyères d'air secondaire 11.
La paroi in- terne d'about 10 du foyer cylone est perpendiculaire à l'axe longitudinal du foyer cyclone et cet axe est incliné de manière que la génératrice du cône du foyer cyclone soit horizontale à la partie supérieure. Dans la paroi d'about 10 se trouve un orifice central de sortie des gaz 12 formé par un goulet convergent vers l'intérieur 13 et une sortie de scorie 14 située en dessous de la sortie des gaz dans la partie la plus basse de la paroi d'a- bout.
Les deux foyers cyclones sont construits de manière à évacuer les gaz par leurs sorties de gaz 12 et la scorie fondue par leurs sorties de scorie 14 dans la chambre de combustion secondaire 15 dont la paroi posté- rieure 17, vers¯laquelle sont dirigés les goulets 13, est parallèle aux pa- rois d'about des foyers cyclones.
Le générateur de vapeur comprend un tambour de vapeur et de li- quide (non représenté) relié par des tubes descendants 19 àun distributeur 18. Un groupe de tubes 20 relie le distributeur 18 au distributeur 21 de chaque foyer cyclone. Du distributeur 21 partent les tubes de paroi du foyer cyclone reliés à la partie supérieure par un collecteur 34. Un autre groupe de tubes 22 partant du distributeur 18 sert à refroidir le fond 23 de la cham- bre de combustion secondaire 15 et l'ouverture dans le fond vers une bouche d'écoulement de scorie 24. Les tubes 22 forment aussi la paroi frontale de la chambre de combustion secondaire qui comprend les parois d'about internes 10 des foyers cyclones et les noulets de sortie des gaz 13 et ils aboutissent à leur partie supérieure à un collecteur 25.
Un autre groupe encore de tubes 26 partant du distributeur 18 forment un écran à scorie 27 traversant la sor- tie des gaz conduisant d'une région inférieure de la chambre de combustion se- condaire 15 une chambre de rayonnement 28. Les tubes 26 contribuent aussi à constituer la paroi réfractaire postérieure 17 de la chambre de combustion secondaire qui sépare cette chambre de la chambre de rayonnement 28 et ils garnissent la paroi frontale 30 de la chambre de rayonnement. Encore un au- tre groupe de tubes 31 partant du distributeur 18 garnit le fond incliné 32 et la paroi postérieure 33 de la chambre de rayonnement 28.
Les collecteurs 34 des foyers cyclones sont reliés par des tubes montants 35 au tambour de vapeur et de liquide et le collecteur supérieur 25 est relié à ce tambour par les tubes montants 36. Les tubes 35 et 36 for- ment ensemble un écran de refroidissement 37 et ils continuent ensuite avec les tubes 31 dans la paroi postérieure 33.
Les parois latérales de la chambre de combustion secondaire et de la chambre de rayonnement sont garnies de panneaux de tubes constitués de la manière connue et comportant des tubes 38 montant des distributeurs 39 reliés au tambour de vapeur et de liquide par des tubes descendants 40 non chauffés. Les tubes de paroi sont reliés à la partie supérieure d'une maniè- re appropriée au tanbour de vapeur et de liquide.
La chambre de combustion secondaire 15 est divisée par une cloi- son réfractaire en deux sections destinées respectivement à recevoir les gaz
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provenant des foyers cyclones. La chambre de combustion secondaire est ainsi divisée par une cloison comprenant les deux parois écartées 43 et 44 s'étendant vers l'arrière depuis les bords adjacents voisins des parois d'about intérieu- res 10 des foyers cyclones.
Les tubes 16 qui contribuent à la formation des parois 43 et 44 s'étendent entre un distributeur 45 et un collecteur 46 relié au système circulatoire du générateur de vapeur d'une manière appropriée, les tubes étant recouverts du côté du foyer d'une matière réfractaire et du côté extérieur d'une matière isolante, Les parois, qui sont étanches aux gaz, for- ment des joints étanches aux gaz avec la paroi postérieure 17, la paroi fron- tale et le fond 23 de la chambre de combustion secondaire 15.
Les parois 43 et 44 sont suffisamment écartées l'une de l'autre pour permettre à un 'homme de pénétrer dans l'espace 50 compris entre elles, cet espace étant pourvu d'un plancher 51 et les parois sont percées de trous (non représentés) pouvant être fermés de manière appropriée et servant à observer et à ringarder, par lesquels l'opérateur peut observer le feu et enlever si nécessaire les scories adhérant à l'avant des sorties de scorie 14 au moyen d'un ringard.
Chaque bouche d'écoulement de scorie 24 forme une garde hydrauli- que en se prolongeant=en dessous du niveau de l'eau dans un bassin d'eau pour- vu d'un transporteur racleur 42 destiné à enlever la scorie granulée.
Pendant le fonctionnement, les gaz sortant du goulet de sortie des gaz d'un foyer cyclone frappent la paroi postérieure 17 de la chambre de combustion secondaire qui, en raison de sa disposition, dirige les gaz vers la sortie de scorie 14 et la scorie qui s'écoule en la traversant. Il en résulte que la sortie de scorie est chauffée plus fortement que ce ne se- rait le cas autrement et qu'on obtient une évacuation plus sûre de la scorie de la chambre du foyer cyclone.
Le maintien de la scorie à l'état- liquide est aidé par les cloi- sons réfractaires, plus particulièrement par le fait que les cloisons repré- sentées étant à double paroi, la flamme du foyer cyclone est amincie et gui- dée près de l'orifice de sortie de scorie de la chambre du foyer cyclone qu'el- le dépasse. Dans le cas où il se produirait une adhérence de scorie, celle- ci peut être facilement détachée par le-trou de ringardage dans la paroi adja- cente 43 ou 44.
Le dispositif dirigeant la flamme vers une sortie de scorie 14 la dirige aussi vers la sortie de scorie adjacente dans le fond 23.
Pour obtenir la condition optimum d'évacuation de la scorie d'un foyer cyclone, la section transversale de la sortie de scorie 14 dépend de la teneur en cendre du combustible brûlé. Des expériences et des calculs ont montré que la condition optimum est atteinte en appliquant la relation suivan- te :
F = 100 + 5,5 A dans laquelle F = section transversale de la sortie de scorie en centimètres carrés.
A = teneur en cendre exprimée en pourcents du poids du combustible fourni au foyer cyclone.
Pour un charbon ayant une teneur en cendre de 20%, la solution la plus favorable est par conséquent :
F = 100 + 5,5 x 20 = 210 centimètres carrés tandis que pour un charbon avec 40% de cendre :
F = 100 + 5,5 x 40 = 320 centimètres carrés
D'un autre côté,pour un charbon à 10% de cendre
F = 100 +.5,5 x 10 = 155 centimètres carrés seulement.
Il est important de donner une dimension correcte à la section transversale de la sortie de scorie de la chambre du foyer cyclone car, lors- que la section est trop petite, l'écoulement de la scorie est insuffisant et la solidification se produit rapidement tandis qu'avec une section trop grande, la scorie est accompagnée de trop de cendre volante et de gaz du foyer.
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Avec un foyer cyclone de formecylindrique,il est difficile d'é- tablir une sortie de scorie de dimension adéquate sans gêner la sortie des gaz, mais on peut vaincre cette difficulté en utilisant un foyer cyclone de' la forme tronconique décrite. Un foyer cyclone de forme tronconique permet de placer l'axe longitudinal du foyer horizontalement et il foffre auxzgaz en-ex- pansion un chemin d'écoulement de section croissante.
Pour obtenir une décharge convenable de la scorie d'un foyer cy- clone de forme tronconique à axe horizontal, l'angle du cône exprimé en de- grés doit être approximativement égal à A, qui représente le pourcentage de cendre du poids du combustible fourni au foyer cyclone. Pour un combustible ayant une teneur en cendre de 20%, l'angle doit donc être de 20 . Dans ce cas, la génératrice du cône dans la position inférieure est inclinée d'un angle de 10 sur l'horizontale. C'est-à-dire que l'angle d'inclinaison du fond du foyer cyclone de la chambre qui est important pour la décharge de la scorie est de 10 .
Si l'axe longitudinal du foyer cyclone est incliné de sorte que la génératrice du cône à la partie supérieure soit horizontale, l'angle du cône doit être égal ou approximativement égal à 1/2A de sorte que, pour un combustible ayant une teneur en cendre de 20%, par exemple, la génératrice du cône à la partie inférieure est encore inclinée d'un angle de 10 par rapport à l'horizontale.
-REVENDICATIONS.
1. - Appareil de combustion comportant plusieurs foyers cyclo- nes destinés à fonctionner en parallèle et à décharger les gaz dans une cham- bre de combustion secondaire vers une paroi postérieure de celle-ci, chaque foyer cyclone ayant une paroi périphérique avec une partie de fond descen- dant vers une sortie de scorie située en dessous d'une sortie dé gaz centrale dans une paroi d'about du foyer cyclone et aboutissant dans une chambre de combustion secondaire qui est pourvue au fond d'une sortie pour la scorie fondue, caractérisé en ce que la paroi postérieure de la chambre de combus- tion secondaire est parallèle aux parois d'about adjacentes des foyers cy- clones ou est inclinée de haut en bas vers ces parois.