EP0451046B1 - Lance de dispersion de pulpe - Google Patents

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EP0451046B1
EP0451046B1 EP91400891A EP91400891A EP0451046B1 EP 0451046 B1 EP0451046 B1 EP 0451046B1 EP 91400891 A EP91400891 A EP 91400891A EP 91400891 A EP91400891 A EP 91400891A EP 0451046 B1 EP0451046 B1 EP 0451046B1
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EP
European Patent Office
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orifices
tube
pulp
lance
rotation
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP91400891A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0451046A1 (fr
Inventor
Christian Duez
Jean-Claude Semedard
Jean-Xavier Morin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stein Industrie SA
Original Assignee
Stein Industrie SA
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Filing date
Publication date
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Publication of EP0451046A1 publication Critical patent/EP0451046A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0451046B1 publication Critical patent/EP0451046B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/18—Details; Accessories
    • F23C10/22—Fuel feeders specially adapted for fluidised bed combustion apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/04—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
    • B05B7/0416—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid
    • B05B7/0441—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid with one inner conduit of liquid surrounded by an external conduit of gas upstream the mixing chamber
    • B05B7/0458—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid with one inner conduit of liquid surrounded by an external conduit of gas upstream the mixing chamber the gas and liquid flows being perpendicular just upstream the mixing chamber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/06—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane
    • B05B7/062—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane with only one liquid outlet and at least one gas outlet
    • B05B7/066—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane with only one liquid outlet and at least one gas outlet with an inner liquid outlet surrounded by at least one annular gas outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/10—Spray pistols; Apparatus for discharge producing a swirling discharge

Definitions

  • the present invention relates to a device for projecting and dispersing a pulp by means of a working gas.
  • This device is called here "lance” because it typically has, although not necessarily, an elongated shape.
  • a liquid or pasty product obtained by the mixture of solid and liquid products, more optionally additives intended to reduce the viscosity, is defined by pulp, and such that its setting in motion is possible using pumps. It can be in particular a powder of coal added with water and projected by the lance in a boiler in order to be burned there.
  • pulp lances are also known injecting air at their ends through an annular duct. This air is intended to penetrate and disperse the pulp stream. These lances are not suitable for high viscosities, the air does not penetrate sufficiently into the pulp and a poorly dispersed pulp jet is obtained.
  • the present invention aims in particular to allow a more efficient dispersion of the pulp even in the case where the content of the pulp in liquid is relatively low.
  • a lance which comprises the common elements previously mentioned, cf. preamble of claim 1 appended, and which is characterized by the fact that it comprises two series of dispersion orifices which are a series of disintegration made up of disintegration orifices pierced at a distance from the outlet of the lance so that the gas motor forms disintegration jets towards the axis of the lance, and a series of rotation formed, downstream of said series of disintegration, by rotation orifices introducing oblique jets of said motor gas to drive the pulp in rotation, the series of rotational orifices being separated from the end by an axial distance between 60% and 200% of the internal radius of the central tube, sufficient distance for the working gas to mix at least partially with the pulp before it leaves by driving it in rotation, and at the same time small enough that this pulp retains, until it leaves the central tube, a large fraction of the e rotational energy thus acquired.
  • Figure 1 shows an overall elevational view of a lance according to the present invention.
  • FIG. 2 represents a view in axial section of the nose constituted by an extreme upstream section of this lance.
  • Figure 3 shows an end view of this lance.
  • Figures 4, 5 and 6 show cross-sectional views of this lance along planes IV-IV, V-V and VI-VI of Figure 2.
  • dispersion orifices are rotation orifices 4. They are distributed circumferentially and have, respectively, lengths sufficient to form, from the working gas, rotation jets directed and centered on axes of these holes. These axes are oblique. More precisely, they have, with respect to the radial directions of the lance, and in transverse planes of the lance, components of inclination sufficient for a circumferential component of the speed of the rotation jets to cause the pulp to rotate rapidly. in the central tube.
  • this central tube is located from the end of this central tube at a distance sufficient for this motive gas to mix at least partially with this pulp before it leaves, causing it to rotate, this distance being at the same time sufficiently short time for this pulp to retain, until it leaves this central tube, a large fraction of the rotational energy thus acquired. It then presents a rapid rotation which expands the jet of pulp in it giving a conical shape. More particularly, this distance is between 60% and 200% of the radius of the central tube 1, and preferably between 75% and 150% of this radius. More particularly still, it is advantageously substantially equal to this radius.
  • a central cylindrical tube 1 having an internal radius of 32.5 mm and a thickness of 5 mm, and a concentric annular conduit 2 which is closed on the end of the tube 1, completely or with a slight game, and which forms by a sleeve 2A fixed on the tube 1.
  • the pulp circulates in the central tube 1 under a pressure of 5000 Pascals supplied by a pump 12 which constitutes said means for supplying pulp.
  • the engine gas circulates in the annular conduit 2. It is constituted by air which is compressed by a compressor 14 which supplies a pressure of 30,000 Pascals and which constitutes said gas supply means. It is injected into the pulp at the end of the lance through three series of calibrated orifices, 3, 4 and 5 opening into the central tube. Each of these series is formed of orifices distributed circumferentially in a transverse plane.
  • a series of orifices 3 constitutes the disintegration orifices. It is intended to inject the engine gas inside the pulp column so as to disintegrate it.
  • the axes of these orifices are preferably at least radial or oriented so as to penetrate the interior of a fictitious cylinder concentric with the pulp duct, and with a radius less than or equal to 1/3 of that of the central tube.
  • These orifices have, for example, a diameter of 6.5 mm and are 5 in number.
  • Another series of orifices 4 constitutes the rotational orifices. It is intended to inject the engine gas tangentially to the pulp flow. The gas then gives the pulp a high speed of rotation and creates a film of pulp on the inner surface of the central tube 1. This film of pulp will burst and flourish in the form of a cone leaving the outlet 1B of spear.
  • the axes 4B of these orifices are tangent to a fictitious circle 4A with a radius between 3/4 and 1/6 of the radius of the central tube 1.
  • These orifices have, for example, a diameter of 6.5 mm and are 10 in number.
  • a series of peeling orifices 5 is added in order to create a thin sheath of gas around the pulp to facilitate its flow.
  • These orifices are arranged upstream of the disaggregation and rotation series. They have for example a diameter of 3 mm and are 6 in number.
  • a clearance 6 is maintained between the end of the sleeve 2A and the central tube 1. This clearance is between 0.01 times and 0.1 times the inside radius of the central tube.
  • the gas jet passing through this set is intended to project any pulp drops away. This play is only maintained in the lower part of the lance when the latter is in a horizontal position or close to the horizontal and then extends over an arc whose angle in the center is at least 60 degrees.
  • the present invention is particularly suitable for injecting carbon pulp or carbonaceous material into furnaces of a fluidized bed boiler because, thanks to the speed of rotation imparted to the pulp by the working gas, it develops a jet with a dispersion important and allows a good distribution of the pulp in the hearth of the boiler.
  • This lance is then executed either in refractory steel or in ceramic to limit wear due to temperature and abrasion by solid particles of the pulp.
  • the lance given in example was intended for an injection of pulp in a fluidized bed boiler under atmospheric pressure, the invention also applies to an injection in pressurized enclosures and in particular, in fluidized beds or pressurized gasifiers.
  • the total pulp flow rate is for example 20 m3 / h and the air flow rate of 700 m3 / h.
  • the pulp has for example a viscosity such that, in a 100 mm diameter pipe, the pressure drop at a flow rate of 10 m3 / h, is between 100 to 100,000 Pascals.
  • viscosities are very different from those of certain fuels known in the art which are not pulps and which are called “coal water slurry fuel” that is to say “fuel based on coal slurry -eau “or” Coal Water Mixture “(CWM) that is to say” coal-water mixture ".
  • the viscosity of these known fuels is such that, in a pipe with a diameter of 100 mm, the pressure drop at a flow rate of 10 m3 / h is typically 20 Pascals and in all cases less than 70 Pascals.
  • a known lance adapted to the dispersion of such a fuel is described in the document JP-A-61-83817 cited above, Patent Abstracts of Japan vol. 10, no.257 (Babcock Hitachi K.K.). It comprises a particle separation chamber according to their diameters in which an emulsion formed by this fuel and water vapor is driven in rotation by holes tangentially injecting water vapor.
  • the fuel thus emulsified and separated passes through an axial outlet orifice 25 and peripheral orifices 24 whose diameter would be too small if it were a question of dispersing a carbon pulp.

Landscapes

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Air Transport Of Granular Materials (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un dispositif destiné à projeter et à disperser une pulpe au moyen d'un gaz moteur. Ce dispositif est appelé ici "lance" parce qu'il présente typiquement, quoique non nécessairement, une forme allongée.
  • On définit par pulpe un produit liquide ou pâteux obtenu par le mélange de produits solides et liquides, plus éventuellement d'additifs destinés à diminuer la viscosité, et tel que sa mise en mouvement est possible à l'aide de pompes. Ce peut être notamment une poudre de charbon additionnée d'eau et projetée par la lance dans une chaudière afin d'y être brûlée.
  • La caractéristique d'une pulpe est qu'il s'agit d'un produit souvent très visqueux ou pâteux et le plus souvent très abrasif, qui se manipule avec difficultés à l'aide de pompes généralement du genre pompes à béton, et qui ne peut être pulvérisé, de ce fait, avec les mêmes méthodes que celles utilisées pour des fluides moins visqueux tels que l'eau ou le fioul par exemple. En particulier, la vitesse avec laquelle la pulpe est véhiculée est généralement comprise entre 0,1 et 2 m/sec.
    Une première lance de projection de pulpe connue, décrite dans le document US-A-3 840 181, comporte les éléments suivants qui lui sont communs avec une lance selon la présente invention :
    • un tube central s'étendant longitudinalement sans diminution de section selon un axe de lance pour transporter une pulpe d'une entrée de pulpe formée d'un côté amont de ce tube à une sortie de lance formée à une extrémité de ce tube,
    • un moyen d'alimentation en pulpe pour alimenter cette entrée de pulpe,
    • un conduit de gaz,
    • un moyen d'alimentation en gaz pour introduire un gaz moteur sous pression dans la partie amont de ce conduit de gaz,
    • et des orifices de dispersion traversant la paroi du tube central pour introduire le gaz moteur dans ce tube à partir du conduit de gaz de manière à disperser et à accélérer la pulpe afin que celle-ci forme un jet en sortie de ce tube. Dans cette première lance connue les jets gazeux sont radiaux. Dans une deuxième lance de projection connue, selon le document JP-A-61-83817, les jets gazeux font un angle aigu avec l'axe de la lance. Dans les deux cas, ces jets désagrègent la colonne de pulpe et lui impriment une forte vitesse axiale. Ils créent ainsi un jet long et concentré. Les résultats obtenus avec de telles lances se dégradent très vite dès que l'on diminue la teneur en eau et que la pulpe devient très visqueuse.
  • On connaît également d'autres lances à pulpe injectant à leur extrémité de l'air par un conduit annulaire. Cet air est destiné à pénétrer dans le jet de pulpe et à le disperser. Ces lances ne sont pas adaptées aux fortes viscosités, l'air ne pénétrant pas suffisamment dans la pulpe et on obtient un jet de pulpe mal dispersé.
  • La présente invention a notamment pour but de permettre une dispersion plus efficace de la pulpe même dans le cas où la teneur de la pulpe en liquide est relativement faible.
  • Et, dans ce but, elle a notamment pour objet une lance qui comporte les éléments communs précédemment mentionnés, cf. préambule de la revendication 1 annexée, et qui est caractérisée par le fait qu'elle comporte deux séries d'orifices de dispersion qui sont une série de désagrégation constituée d'orifices de désagrégation percés à distance de la sortie de la lance pour que le gaz moteur forme des jets de désagrégation vers l'axe de la lance, et une série de mise en rotation formée, en aval de ladite série de désagrégation, par des orifices de mise en rotation introduisant des jets obliques dudit gaz moteur pour entraîner la pulpe en rotation, la série d'orifices de mise en rotation étant séparée de l'extrémité par une distance axiale comprise entre 60 % et 200 % du rayon interne du tube central, distance suffisante pour que le gaz moteur se mélange au moins partiellement à la pulpe avant la sortie de celle-ci en l'entraînant en rotation, et en même temps suffisamment petite pour que cette pulpe conserve, jusqu'à sa sortie du tube central, une fraction importante de l'énergie de rotation ainsi acquise.
  • A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après comment la présente invention peut être mise en oeuvre, étant entendu que les éléments et dispositions mentionnés et représentés ne le sont qu'à titre d'exemples non limitatifs. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence.
  • La figure 1 représente une vue d'ensemble en élévation d'une lance selon la présente invention.
  • La figure 2 représente une vue en coupe axiale du nez constitué par un tronçon extrême amont de cette lance.
  • La figure 3 représente une vue en bout de cette lance.
  • Les figures 4, 5 et 6 représentent des vues en coupe transversale de cette lance selon des plans IV-IV, V-V et VI-VI de la figure 2.
  • On va tout d'abord décrire de manière générale, en se référant à ces figures, diverses dispositions qui sont adoptées dans la lance donnée en exemple mais qui pourraient être réalisées de manières différentes.
  • Certaines de ces dispositions sont connues. Selon ces dispositions connues la lance comporte les éléments suivants :
    • Un tube central 1. Un axe de ce tube constitue un axe de lance 1C. Il définit une direction longitudinale. Des directions transversales, radiales et circonférentielles peuvent être définies en tout point par rapport à cet axe. La fonction de ce tube est de transporter une pulpe d'une entrée de pulpe 1A formée d'un côté amont de ce tube à une sortie de lance 1B formée à l'extrémité de ce tube. Sa section ne présente aucune diminution sur la longueur de la lance pour ne présenter aucun obstacle à la progression de la pulpe. Elle est par exemple constante.
    • Un moyen d'alimentation en pulpe 12 pour alimenter cette entrée de pulpe.
    • Un manchon 2A entourant le tube central 1 et formant un conduit annulaire autour de ce tube.
    • Un moyen d'alimentation en gaz 14 pour introduire un gaz moteur sous pression dans une partie amont de ce conduit annulaire.
    • Des orifices de dispersion 3, 4 sont répartis circonférentiellement et traversent la paroi du tube central 1. Ils introduisent le gaz moteur dans ce tube à partir du conduit annulaire de manière à disperser et à accélérer la pulpe afin que celle-ci forme un jet en sortie de ce tube.
  • D'autres dispositions sont nouvelles. Certaines de ces dispositions nouvelles visent surtout à améliorer la dispersion de la pulpe en sortie de la lance. Ce sont les suivantes :
    - Certains au moins des orifices de dispersion sont des orifices de mise en rotation 4. Ils sont répartis circonférentiellement et présentent, respectivement, des longueurs suffisantes pour former, à partir du gaz moteur, des jets de mise en rotation dirigés et centrés sur des axes de ces orifices. Ces axes sont obliques. Plus précisément ils présentent, par rapport aux directions radiales de la lance, et dans des plans transversaux de la lance, des composantes d'inclinaison suffisantes pour qu'une composante circonférentielle de la vitesse des jets de mise en rotation entraîne la pulpe en rotation rapide dans le tube central. Ces orifices sont situés à partir de l'extrémité de ce tube central à une distance suffisante pour que ce gaz moteur se mélange au moins partiellement à cette pulpe avant la sortie de celle-ci en l'entrainant en rotation, cette distance étant en même temps suffisamment petite pour que cette pulpe conserve, jusqu'à sa sortie de ce tube central, une fraction importante de l'énergie de rotation ainsi acquise. Elle présente alors une rotation rapide qui épanouit le jet de pulpe en lui donnant une forme conique. Plus particulièrement cette distance est comprise entre 60 % et 200 % du rayon du tube central 1, et de préférence entre 75 % et 150 % de ce rayon. Plus particulièrement encore elle est avantageusement sensiblement égale à ce rayon.
  • La lance comporte deux séries d'orifices de dispersion. L'une est une série de désagrégation constituée d'orifices de désagrégation 3 percés à distance de la sortie de lance 1B pour que le gaz moteur forme des jets de désagrégation vers l'axe de lance 1C. L'autre est une série de mise en rotation formée en aval de la série de désagrégation et constituée par les orifices de mise en rotation 4.
    • Les axes 4B des orifices 4 passent au moins deux fois plus loin de l'axe de lance 1C que les axes 3A des orifices de désagrégation 3.
    • Ils sont tangents à un cylindre 4A qui est coaxial au tube central 1 et qui présente un rayon compris entre 16 % et 75 % d'un rayon interne de ce tube.
    • La série de désagrégation 3 est séparée de la série de mise en rotation 4 par une distance axiale comprise entre 20 % et 400 % du rayon interne du tube central 1.
    • Le rapport des débits massiques du gaz moteur et de la pulpe à disperser est compris entre 0,005 (cinq millièmes) et 0,4 (quatre dizièmes).
  • D'autres dispositions nouvelles visent surtout à limiter la perte de charge dans le tube central. Ce sont les suivantes :
    • La lance comporte une série d'orifices de décollement 5 traversant la paroi du tube central 1 en amont des orifices de dispersion 3, 4. Ces orifices de décollement permettent à un débit limité de gaz moteur de pénétrer dans ce tube à partir du conduit annulaire 2 et d'y former une gaine gazeuse contre la surface interne de ce tube. Cette gaine gazeuse entoure la pulpe jusqu'aux orifices de dispersion ou, plus particulièrement, jusqu'aux orifices de désagrégation 3. Elle facilite l'écoulement du flux de pulpe dans ce tronçon de la lance.
    • Pour cela la distance axiale des orifices de décollement 5 aux orifices de dispersion 3 est comprise entre 20 % et 400 % du rayon interne du tube central 1.
    • La section de passage globale présentée au gaz moteur par les orifices de décollement 5 est inférieure à 40 % et de préférence à 10 % de celle présentée par les orifices de dispersion 3 et 4.
    • Les orifices de décollement 5 présentent, respectivement, des longueurs suffisantes pour former, à partir du gaz moteur, des jets de décollement dirigés et centrés selon des axes 5A de ces orifices. Ces axes sont obliques et présentent, par rapport aux directions radiales de la lance, des inclinaisons suffisantes pour que les jets de décollement ne pénètrent que modérément dans la colonne de pulpe qui s'écoule dans le tube central 1.
    • Ils sont tangents à un cylindre 5B qui est coaxial au tube central 1 et qui présente un rayon au moins égal à 70 % d'un rayon interne de ce tube.
  • L'efficacité de ces dispositions tient au fait que les jets de désagrégation tendent à gêner plus particulièrement la progression de la pulpe dans le tronçon du tube central situé en amont. La présence d'une gaine gazeuse dans ce tronçon empêche cette gêne.
  • On va maintenant décrire plus particulièrement la lance donnée en exemple.
  • Elle est constituée d'un tube central cylindrique 1 ayant un rayon interne de 32,5 mm et une épaisseur de 5 mm, et d'un conduit annulaire concentrique 2 qui est fermé sur l'extrémité du tube 1, complètement ou avec un faible jeu, et qui forme par un manchon 2A fixé sur le tube 1.
  • La pulpe circule dans le tube central 1 sous une pression de 5000 Pascals fournie par une pompe 12 qui constitue ledit moyen d'alimentation en pulpe. Le gaz moteur circule dans le conduit annulaire 2. Il est constitué par de l'air qui est comprimé par un compresseur 14 qui fournit une pression de 30 000 Pascals et qui constitue ledit moyen d'alimentation en gaz. Il est injecté dans la pulpe à l'extrémité de la lance par trois séries d'orifices calibrés, 3, 4 et 5 débouchant dans le tube central. Chacune de ces séries est formée d'orifices répartis circonférentiellement dans un plan transversal.
  • Une série d'orifices 3 constitue les orifices de désagrégation. Elle est destinée à injecter le gaz moteur à l'intérieur de la colonne de pulpe de façon à la désagréger. Les axes de ces orifices sont de préférence radiaux tout au moins ou orientés de façon à pénétrer à l'intérieur d'un cylindre fictif concentrique au conduit de pulpe, et de rayon inférieur ou égal au 1/3 de celui du tube central. Ces orifices ont par exemple un diamètre de 6,5 mm et sont au nombre de 5.
  • Une autre série d'orifices 4 constitue les orifices de mise en rotation. Elle est destinée à injecter le gaz moteur tangentiellement au flux de pulpe. Le gaz imprime alors à la pulpe une vitesse de rotation élevée et crée un film de pulpe sur la surface intérieure du tube central 1. Ce film de pulpe va éclater et s'épanouir en forme de cône en quittant l'orifice de sortie 1B de la lance. Les axes 4B de ces orifices sont tangents à un cercle fictif 4A de rayon compris entre 3/4 et 1/6 du rayon du tube central 1. Ces orifices ont par exemple un diamètre de 6,5 mm et sont au nombre de 10.
  • Une série d'orifices de décollement 5 est rajoutée afin de créer une gaine mince de gaz autour de la pulpe pour faciliter son écoulement. Ces orifices sont disposés en amont des séries de désagrégation et de mise en rotation. Ils ont par exemple un diamètre de 3 mm et sont au nombre de 6.
  • Leurs axes sont tangents à un cercle fictif dont le rayon est égal ou supérieur à 0,7 fois le rayon interne du tube central.
  • De façon à éviter que des particules de pulpe ne s'accrochent ou ne gouttent au nez de la lance, un jeu 6 est maintenu entre l'extrémité du manchon 2A et le tube central 1. Ce jeu est compris entre 0,01 fois et 0,1 fois le rayon intérieur du tube central.
  • Le jet de gaz passant par ce jeu est destiné à projeter au loin les éventuelles gouttes de pulpe. Ce jeu n'est maintenu qu'en partie basse de la lance lorsque celle-ci est en position horizontale ou proche de l'horizontale et s'étend alors sur un arc dont l'angle au centre est d'au moins 60 degrés.
  • La présente invention est particulièrement adaptée à l'injection de pulpe de charbon ou de matière carbonée dans des foyers de chaudière à lit fluidisé car, grâce à la vitesse de rotation imprimée à la pulpe par le gaz moteur, elle développe un jet avec une dispersion importante et permet une bonne répartition de la pulpe dans le foyer de la chaudière.
  • L'extrémité de cette lance est alors exécutée soit en acier réfractaire, soit en céramique pour limiter les usures dues à la température et à l'abrasion par les particules solides de la pulpe.
  • Bien que la lance donnée en exemple ait été destinée à une injection de pulpe dans une chaudière à lit fluidisé sous pression atmosphérique, l'invention s'applique également à une injection dans des enceintes sous pression et en particulier, dans des lits fluidisés ou des gazéifieurs sous pression.
  • Le débit total de pulpe est par exemple de 20 m3/h et le débit d'air de 700 m3/h.
  • La pulpe présente par exemple une viscosité telle que, dans un tuyau de diamètre 100 mm, la perte de charge à un débit de 10 m3/h, soit comprise entre 100 à 100 000 Pascals.
  • Il est à remarquer que de telles viscosités sont très différentes de celles de certains combustibles connus dans la technique qui ne sont pas des pulpes et qui sont appelés "coal water slurry fuel" c'est-à-dire "combustible à base de coulis charbon-eau" ou "Coal Water Mixture" (CWM) c'est-à-dire "mélange charbon-eau". La viscosité de ces combustibles connus est telle que, dans un tuyau de diamètre 100 mm la perte de charge à un débit de 10 m3/h soit typiquement de 20 Pascals et dans tous les cas inférieure à 70 Pascals.
  • Une lance connue adaptée à la dispersion d'un tel combustible est décrite dans le document JP-A-61-83817 précité, Patent Abstracts of Japan vol. 10, n° 257 (Babcock Hitachi K.K.). Elle comporte une chambre de séparation de particules selon leurs diamètres dans laquelle une émulsion formée par ce combustible et de la vapeur d'eau est entraînée en rotation par des trous injectant tangentiellement de la vapeur d'eau. Le combustible ainsi émulsifié et séparé passe à travers un orifice de sortie axial 25 et des orifices périphériques 24 dont le diamètre serait trop petit s'il s'agissait de disperser une pulpe de charbon.

Claims (9)

  1. Lance de dispersion de pulpe comportant :
    - un tube central (1) s'étendant longitudinalement sans diminution de section selon un axe de lance (1C) pour transporter une pulpe d'une entrée de pulpe (1A) formée d'un côté amont de ce tube à une sortie de lance (1B) formée à une extrémité de ce tube,
    - un moyen d'alimentation en pulpe (12) pour alimenter cette entrée de pulpe,
    - un conduit de gaz (2),
    - un moyen d'alimentation en gaz (14) pour introduire un gaz moteur sous pression dans la partie amont de ce conduit de gaz,
    - et des orifices de dispersion (3, 4) traversant la paroi du tube central pour introduire le gaz moteur dans ce tube à partir du conduit de gaz de manière à disperser et à accélérer la pulpe afin que celle-ci forme un jet en sortie de ce tube, caractérisée en ce qu'elle comporte deux séries d'orifices de dispersion qui sont une série de désagrégation constituée d'orifices de désagrégation (3) percés à distance de la sortie de la lance (1B) pour que le gaz moteur forme des jets de désagrégation vers l'axe de la lance, et une série de mise en rotation formée, en aval de ladite série de désagrégation, par des orifices de mise en rotation (4) introduisant des jets obliques dudit gaz moteur pour entraîner la pulpe en rotation, la série d'orifices de mise en rotation (4) étant séparée de l'extrémité (1B) par une distance axiale comprise entre 60 % et 200 % du rayon interne du tube central, distance suffisante pour que le gaz moteur se mélange au moins partiellement à la pulpe avant la sortie de celle-ci en l'entraînant en rotation, et en même temps suffisamment petite pour que cette pulpe conserve, jusqu'à sa sortie du tube central, une fraction importante de l'énergie de rotation ainsi acquise.
  2. Lance selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite distance axiale des orifices de mise en rotation (4) à partir de l'extrémité (1B) du tube central (1) est comprise entre 75 et 150 % du rayon interne de ce tube.
  3. Lance selon la revendication 2, caractérisée par le fait que ladite distance axiale des orifices de mise en rotation (4) à partir de l'extrémité (1B) du tube central (1) est sensiblement égale au rayon interne de ce tube.
  4. Lance selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les axes (4B) des orifices de mise en rotation (4) passent au moins deux fois plus loin de l'axe de lance (1C) que les axes (3A) des orifices de désagrégation (3).
  5. Lance selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les axes (4B) des orifices de mise en rotation (4) sont tangents à un cylindre (4A) qui est coaxial au tube central (1) et qui présente un rayon compris entre 16 % et 75 % d'un rayon interne de ce tube.
  6. Lance selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la série de désagrégation (3) est séparée de la série de mise en rotation (4) par une distance axiale comprise entre 20 % et 400 % du rayon interne du tube central (1).
  7. Lance selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le rapport des débits massiques du gaz moteur et de la pulpe à disperser est compris entre 0,005 (cinq millièmes) et 0,4 (quatre dizièmes).
  8. Lance selon la revendication 1, présentant un axe (1C) s'écartant de la verticale, et caractérisée par le fait qu'un intervalle de sortie axiale de gaz moteur (6) est formé extérieurement à l'extrémité du tube central (1) sur une partie inférieure seulement de la circonférence de ce tube.
  9. Lance selon la revendication 8, caractérisée par le fait que l'intervalle de sortie (6) s'étend sur un arc d'au moins 60 degrés.
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