FR2955917A1 - Torsional combustion chamber for use with e.g. boiler, for burning solid material, has axle placed in determined position from vertical position to inclined position inclined with respect to assembly with which chamber is associated - Google Patents

Abstract

The chamber has an axle placed in a definite determined position from a vertical position to an inclined position inclined with respect to an arrangement of an assembly with which the chamber is associated based on nature of fuel, dimensions of solid product to be introduced as fuel, content of moisture, content and nature of ashes that constitute the product, and quantity and quality of alkaline materials and silicates in proportion. Combustion air intake pipes comprise axles that are aligned with an inner diameter of the chamber.

Description

Chambre de combustion pour combustibles solides, liquides, gazeux ou un mélange de ceux-ci, du type torsionnelle à axe d'inclinaison variable Combustion chamber for solid, liquid, gaseous fuels or a mixture thereof, of the torsional type with variable inclination axis

La présente invention comporte des améliorations à des chambres de combustion pour des carburants solides, liquides, gazeux ou un mélange de ceux-ci, et plus particulièrement concerne les amélioration applicables a des chambres de combustion du type torsionnel pour l'optimisation du fonctionnement et entretien opératif travaillant avec des gazes, liquides ou solides en tant que carburant, et en spécial avec des produits cellulosiques solides de tailles variables qui puissent se bruler en sustentation aérodynamique et avec des humidités relatives, (eau par rapport à l'eau plus carburant sec), aussi variables selon le cas. Les chambres torsionnelles connues, évolution et amélioration des bruleurs du type cyclonique pour du charbon pulvérisé utilisés en centrales thermoélectriques lors de la première moitié du XXème siècle, sont conçues avec une forme cylindrique et un axe horizontal pour s'adapter aux générateurs de vapeur. L'air secondaire de combustion s'introduit par des tuyères placées dans la paroi latérale de la chambre s'obtenant un élevé degré de turbulence à l'intérieur de la chambre de combustion. Le carburant solide s'injecte en suspension avec l'air primaire. Les particules de carburant se maintiennent en suspension dedans la chambre de combustion tandis qu'elles se sèchent d'abord, perdent de la matière volatile après et finalement le carbone rémanent se brute comme des particules solides jusqu'à ce qu'il atteint un élevé degré de complétude. Les gaz produits de la combustion qui sortent de la chambre de combustion torsionnelle le font avec une partie des cendres associées au carburant. Une autre portion mineure va se déposer sur les surfaces de la chambre et, dépendant de la nature des cendres, la quantité, la tendance à l'agglutination, à se coller et à se fondre, variera selon le cas. 1 En conséquence, la présente invention a pour but la résolution des inconvénients précédemment mentionnés, et pour ceci, tel qu'il est expliqué ci-après, elle incorpore des améliorations dans la structure des chambres torsionnelles actuellement connues, les adaptant à de nouvelles possibilités de complémentation faisant partie de générateurs de vapeur, chaudières et échangeurs de chaleur pour du fluide thermique. La possibilité de les utiliser en tant que chambres de combustion de carburants liquides d'une basse puissance calorifique et/ou un élevé teneur d'eau et cendres, comme par exemple le cas de la glycérine et les glycérols rémanents de la production de biodiésel, pose nécessairement l'introduction des améliorations qui se proposent avec la présente invention, laquelle permet de maximiser la continuité dans le temps de la qualité de combustion obtenu avec de telles chambres et minimiser les efforts en vue de maintenir propres les surfaces métalliques d'échange de chaleur. Au même temps l'utilisation de ces designs comme chambre de combustion de gaz pauvres ou de bas pouvoir calorifique, comme par exemple les gaz provenant de gazogènes alimentés avec du carburant cellulosique ou de charbon, font considérer les améliorations de la présente invention dans le dimensionnement et design des chambres torsionnelles associées à ces applications. Entre les avantages de la présente invention il faut souligner que ces chambres de combustion maintiennent une excellente stabilité de flamme avec la variation de la concentration de gaz carburants propres de l'opération des gazéificateurs connus, au rang de jusqu'à 40 % de défaut d'air de combustion et jusqu'à 400 % d'excès d'air de combustion, avec ce qui deviennent un peu moins qu'indispensables pour cette sorte d'applications. Un autre point à remarquer est que l'utilisation de carburants cellulosiques et/ou de contenu élevé de cendres est fortement abrasive. L'effet préjudiciel de l'érosion qui provoque ce type de carburants sur les parois de la chambre de combustion s'améliore sensiblement avec la mise en application proposée dans la présente invention. 2 Afin de réussir les objectifs décrits l'invention propose dimensionner et concevoir la chambre torsionnelle selon la convenance ou disponibilité de carburant à utiliser, gazeuse, liquide, solide ou mélange de l'un quelconque d'eux en la proportion disponible, en l'adaptant à des nouvelles possibilités de complémentation de la surface réfrigérée laquelle délimite la chambre de combustion torsionnelle avec le générateur de vapeur, chaudière et échangeurs de chaleur pour le fluide thermique dont il fait partie optimisant la disposition de l'ensemble, espace disponible et surfaces pour le nettoyage. Pour cela nous proposons d'utiliser des chambres torsionnelles non seulement d'axe horizontal tel qu'antérieurement, mais aussi d'axe vertical ou inclinées selon la nature du carburant, (gazeuse, liquide ou solide), dimensions du matériel particulaire solide à introduire comme carburant, contenu d'humidité, contenu et nature des cendres qui le constituent, tant en quantité qu'en qualité et à sa proportion de matériaux alcalines et silicates ; en cas d'être un carburant liquide avec des possibilités de pulvérisation et mélange avec l'air de combustion à l'intérieur de la chambre, des besoins de compter avec quelque fluide auxiliaire pour assister à la pulvérisation d'être nécessaire, teneur et nature des cendres qu'a le carburant. The present invention includes improvements to combustion chambers for solid, liquid, gaseous fuels or a mixture thereof, and more particularly relates to improvements applicable to torsional-type combustion chambers for optimizing operation and maintenance. Operative working with gauzes, liquids or solids as fuel, and especially with solid cellulosic products of varying sizes that can burn in aerodynamic lift and with relative humidities, (water versus water plus dry fuel) , also variable depending on the case. Known torsional chambers, evolution and improvement of cyclonic burners for pulverized coal used in thermoelectric power plants during the first half of the twentieth century, are designed with a cylindrical shape and a horizontal axis to adapt to the steam generators. The secondary combustion air is introduced through tuyeres placed in the side wall of the chamber obtaining a high degree of turbulence inside the combustion chamber. The solid fuel is injected in suspension with the primary air. The fuel particles are held in suspension in the combustion chamber while they dry first, lose volatile matter after and finally the residual carbon becomes rough as solid particles until it reaches a high level. degree of completeness. The gases produced from combustion coming out of the torsional combustion chamber do so with some of the ashes associated with the fuel. Another minor portion will settle on the surfaces of the chamber and, depending on the nature of the ash, the amount, tendency to agglutination, to stick and melt, will vary depending on the case. Accordingly, it is an object of the present invention to overcome the aforementioned drawbacks, and for this, as explained below, it incorporates improvements in the structure of currently known torsional chambers, adapting them to new possibilities. supplementation forming part of steam generators, boilers and heat exchangers for thermal fluid. The possibility of using them as combustion chambers for liquid fuels with a low heat output and / or a high water and ash content, such as the case of glycerin and the residual glycerols of the production of biodiesel, it necessarily introduces the improvements that are proposed with the present invention, which makes it possible to maximize the continuity over time of the combustion quality obtained with such chambers and to minimize efforts to keep the metal exchange surfaces of heat. At the same time, the use of these designs as a low-heat or low-calorific gas combustion chamber, such as for example gases originating from gasifiers supplied with cellulosic fuel or coal, makes the improvements of the present invention to be considered in the design. and design of torsional chambers associated with these applications. Among the advantages of the present invention it should be emphasized that these combustion chambers maintain an excellent flame stability with the variation of the concentration of clean fuel gases from the operation of the known gasifiers, in the range of up to 40% defect. Combustion air and up to 400% of excess combustion air, with which become a little less than indispensable for this kind of applications. Another point to note is that the use of cellulosic fuels and / or high ash content is highly abrasive. The prejudicial effect of the erosion that causes this type of fuels on the walls of the combustion chamber improves substantially with the implementation proposed in the present invention. In order to achieve the objectives described the invention proposes to size and design the torsional chamber according to the suitability or availability of fuel to be used, gaseous, liquid, solid or mixture of any of them in the proportion available, in the adapting to new possibilities of complementing the refrigerated surface which delimits the torsional combustion chamber with the steam generator, boiler and heat exchangers for the thermal fluid of which it is part optimizing the arrangement of the assembly, available space and surfaces for cleaning. For this we propose to use torsional chambers not only of horizontal axis such as before, but also of vertical axis or inclined according to the nature of the fuel, (gaseous, liquid or solid), dimensions of the solid particulate material to introduce as fuel, moisture content, content and nature of the ashes that constitute it, both in quantity and quality and its proportion of alkaline and silicate materials; in case of being a liquid fuel with spraying possibilities and mixing with the combustion air inside the chamber, needs to count with some auxiliary fluid to assist the spraying to be necessary, content and nature ash as fuel.

L'objet de la présente invention est de fournir des améliorations à des chambres de combustion pour des carburants solides, liquides, gazeuses ou une mélange de ceux-ci, tant pour les design de chambre de combustion d'axe vertical, que pour les chambres de combustion d'axe horizontal ou incliné. Las chambres torsionnelles complètement réfrigérées et avec des dispositifs de nettoyage et de protection face à l'érosion sont largement appliquées pour des carburants solides, liquides ou gazeuses, en spécial lorsqu'elles résultent de produits de biomasse et des gazes d'un bas pouvoir calorifique Les améliorations proposées dans ce brevet d'invention se caractérisent en ce que les tuyères qui introduisent l'air de combustion, sont disposées radialement et 3 sont orientées alignées à un diamètre interne de la chambre de combustion qui résulte variable. De même, par rapport à l'axe longitudinal de la chambre, les tuyères sont distribuées progressivement en plans perpendiculaires à l'égard dudit axe mais en ce cas avec des pas et/ou avec des débits variables en fonction du type de carburant à bruler. Au même temps nous proposons des améliorations dans la position des bruleurs pilote d'allumage du carburant principal améliorant la douceur et répétitivité d'allumage et minimisant le débit de carburant auxiliaire d'allumage du système. Las améliorations proposées dans ce brevet peuvent s'appliquer en forme partielle ou en ensemble aux chambres de combustion torsionnelles selon les caractéristiques des carburants à bruler et au type d'installation associée, améliorant remarquablement de cette sorte les prestations de ces équipements de combustion. En autres mots, la présente invention fournit des améliorations à des chambres de combustion torsionnelles pour des carburants solides, liquides, gazeuses ou une mélange de ceux-ci, les améliorations étant applicables pour l'optimisation du fonctionnement et entretien opératif travaillant avec des gaz, liquides ou solides comme carburant, et spécialement avec des produits cellulosiques solides de tailles variables qui peuvent se bruler en sustentation aérodynamique et avec des humidités relatives, telles que l'eau par rapport à l'eau plus le carburant sec, aussi variables selon soit le cas, caractérisé en ce que l'axe de la chambre torsionnelle est placé dans une position déterminée définie depuis une position verticale jusqu'à une position inclinée par rapport à la disposition de l'ensemble auquel elle est associée selon la nature du carburant, (gazeuse, liquide ou solide), dimensions du matériel particulaire solide à introduire comme carburant, contenu d'humidité, contenu et nature des cendres qui le constituent, tant en quantité qu'en qualité et à sa proportion de matériaux alcalines et silicates. 4 Las améliorations peuvent inclure des tuyères pour l'entrée d'air de combustion dont les axes sont alignés à un diamètre intérieur de la chambre de combustion supérieur à zéro et inférieur au diamètre intérieur de la chambre. La chambre peut inclure des multiples tuyères d'injection d'air de combustion radiaux alignées à un diamètre intérieur de la chambre de combustion où l'angle de positionnement qui forme l'axe vertical avec l'axe de chaque tuyère dans le diamètre intérieur de la chambre varie entre 0° et 360°. Les tuyères d'injection d'air de combustion radiales alignées à un diamètre intérieur de la chambre de combustion peuvent être dotées d'un mécanisme qui permet varier le diamètre d'alignement des tuyères. La distribution de tuyères d'injection d'air de combustion peut être progressive par rapport à l'axe longitudinal de la chambre dont le pas longitudinal peut être variable en fonction des caractéristiques du carburant à bruler. The object of the present invention is to provide improvements to combustion chambers for solid, liquid, gaseous fuels or a mixture thereof, both for vertical shaft combustion chamber designs, and for chambers. horizontal or inclined axis combustion. Fully refrigerated torsion chambers with erosion protection and cleaning devices are widely applied for solid, liquid or gaseous fuels, especially when resulting from biomass products and gases of low calorific value. The improvements proposed in this patent are characterized in that the nozzles which introduce the combustion air, are arranged radially and 3 are oriented aligned to an internal diameter of the combustion chamber which results variable. Similarly, with respect to the longitudinal axis of the chamber, the nozzles are progressively distributed in planes perpendicular to said axis but in this case with steps and / or with variable flow rates depending on the type of fuel to be burned. . At the same time we are proposing improvements in the position of the main fuel ignition pilot burners improving smoothness and ignition repeatability and minimizing the auxiliary ignition fuel flow of the system. The improvements proposed in this patent can be applied in partial or overall form to the torsional combustion chambers according to the characteristics of the fuels to be burned and the type of associated installation, thereby remarkably improving the performance of these combustion equipment. In other words, the present invention provides improvements to torsional combustion chambers for solid, liquid, gaseous fuels or a mixture thereof, the improvements being applicable for operation optimization and operative maintenance working with gases, liquids or solids as fuel, and especially with solid cellulosic products of varying sizes that can burn in aerodynamic lift and with relative humidities, such as water relative to water plus dry fuel, also variable according to either the case, characterized in that the axis of the torsional chamber is placed in a defined position defined from a vertical position to a position inclined relative to the arrangement of the assembly with which it is associated according to the nature of the fuel, ( gaseous, liquid or solid), dimensions of solid particulate material to be introduced as fuel, humidi content the content and nature of the ashes which constitute it, both in quantity and in quality, and in its proportion of alkaline and silicate materials. The improvements may include nozzles for the combustion air inlet whose axes are aligned with an internal diameter of the combustion chamber greater than zero and less than the inside diameter of the chamber. The chamber may include multiple radial combustion air injection nozzles aligned to an inside diameter of the combustion chamber where the positioning angle which forms the vertical axis with the axis of each nozzle in the inner diameter of the combustion chamber. the chamber varies between 0 ° and 360 °. The radial combustion air injection nozzles aligned at an inside diameter of the combustion chamber may be provided with a mechanism which allows the nozzle alignment diameter to be varied. The distribution of combustion air injection nozzles may be progressive relative to the longitudinal axis of the chamber, the longitudinal pitch may be variable depending on the characteristics of the fuel to be burned.

Un groupe de tuyères peut être annulée totalement ou partiellement, et peuvent s'ajouter des restrictions intérieures dans le flux de chaque tuyère modifiant la régulation de la quantité d'air de combustion à chaque zone de la chambre. La boîte à air correspondante qui fourni du fluide aux tuyères peut être divisée en différents secteurs indépendants les uns des autres, avec leurs respectifs registres de régulation d'air en chacun de ceux-ci, pour pouvoir varier relativement le débit d'air d'alimentation en chacune des zones de tuyères. Las améliorations peuvent inclure des entrées latérales de carburant dont les axes sont alignés à diamètres internes concentriques à l'axe de la chambre compris entre le diamètre zéro et le diamètre intérieur de la chambre. Les entrées latérales de carburant dans lesquelles la position longitudinale de l'axe de l'entrée de carburant par rapport à la paroi qui se trouve face à la chambre peut être variable entre une proportion de 0,01 et de 0,99 de la longueur intérieure de la propre chambre. 5 Le bruleur pilote d'allumage peut être placé dans la face frontale antérieure de la chambre en position franchement excentrique, déplacée du centre de la chambre, sur un diamètre compris dans un rang entre 0,2 et 0,99 du diamètre intérieur de la chambre. A group of nozzles may be completely or partially canceled, and may be supplemented by internal restrictions in the flow of each nozzle modifying the control of the amount of combustion air at each zone of the chamber. The corresponding air box which supplies fluid to the nozzles can be divided into different sectors independent of each other, with their respective air regulation registers in each of them, to be able to vary relatively the air flow of feeding in each of the nozzle zones. The improvements may include lateral fuel inlets whose axes are aligned with internal diameters concentric to the axis of the chamber between the zero diameter and the inside diameter of the chamber. Lateral fuel inlets in which the longitudinal position of the axis of the fuel inlet relative to the wall facing the chamber can be variable between a proportion of 0.01 and 0.99 of the length interior of the own room. The pilot ignition burner may be placed in the front end face of the chamber in a positively eccentric position, displaced from the center of the chamber, to a diameter in a range between 0.2 and 0.99 of the inside diameter of the chamber. bedroom.

Le bruleur pilote d'allumage dans la face latérale de la chambre peut être placé dans une position comprise par-dessous et par-dessus l'entrée latérale de carburant principal. Pour une meilleure clarté et compréhension de l'objet de la présente invention, il a été illustré dans plusieurs figures qui le représentent selon les formes préférées de réalisation, toutes à titre d'exemple, où: La figure 1 a représente une vue en coupe longitudinale de la disposition connue utilisée auparavant pour les chambres torsionnelles associées aux chaudières ou générateurs de vapeur. Les figures 1 b et 1c représentent schématiquement, en coupe longitudinale, des chambres d'axe vertical ascendant et descendant, respectivement. Les figures 1d et 1 e montrent schématiquement en coupe longitudinale, des chambres d'axe incliné ascendant y descendant, respectivement, avec un angle d'inclinaison supérieur à 0° et inférieur à 90°. The pilot ignition burner in the side face of the chamber may be located in a position beneath and over the main fuel side entrance. For a better clarity and understanding of the object of the present invention, it has been illustrated in several figures which show it according to the preferred embodiments, all by way of example, where: FIG. 1 a represents a sectional view longitudinal of the known arrangement previously used for torsional chambers associated with boilers or steam generators. Figures 1b and 1c show schematically, in longitudinal section, chambers of upward and downward vertical axis, respectively. FIGS. 1d and 1e show diagrammatically in longitudinal section, chambers of ascending downward inclined axis, respectively, with an inclination angle greater than 0 ° and less than 90 °.

La figure 2 montre schématiquement en coupe transversale, les améliorations proposées avec la nouvelle orientation de l'air combustion à travers les tuyères qui sont orientées et alignées à un diamètre intérieur de la chambre de combustion selon le carburant à bruler. La figure 3 montre schématiquement en coupe transversale, des tuyères radiales alignées à un diamètre intérieur de la chambre de combustion. La figure 4 montre schématiquement en coupe transversale, la disposition constructive des améliorations selon la présente invention, laquelle est basée sur la possibilité de varier le diamètre intérieur d'alignement des tuyères en variant le type de carburant à bruler, selon sa nature. 6 La figure 5 montre schématiquement en coupe longitudinale, la distribution progressive des tuyères par rapport à l'axe longitudinal de la chambre de combustion qui est proposée par cette amélioration. La figure 6 sont des vues en coupe transversale qui montrent en vue 5 schématique l'annulation totale ou partielle du flux d'air en tuyères ou groupe de tuyères, selon ce qui convient, ou agissent au moyen de l'ajout de restrictions intérieures en celles-ci. La figure 7 sont des vues qui montrent de manière schématique, en coupe transversale, des tuyères de la chambre torsionnelle en différents 10 secteurs indépendants les uns des autre, avec leurs respectifs enregistrements d'air chacun d'entre ceux-ci, pour pouvoir varier relativement le débit d'air d'alimentation à chacune des zones de tuyères, et une boîte à air de combustion sectorisée selon la coupe A-A de la chambre torsionnelle. La figure 8 montre en vue schématique en coupe transversale, l'entrée 15 latérale principale de carburant dans la chambre torsionnelle. La figure 9 montre schématiquement en coupe longitudinale, positionnement de l'entrée latérale du carburant à la chambre torsionnelle. La figure 10 montre schématiquement en coupe transversale, le bruleur pilote d'allumage en position frontale franchement excentrique. 20 Les figures 11 a et 11 b montrent schématiquement en coupe transversale, la chambre torsionnelle avec le pilote d'allumage placé, respectivement, en position latérale ascendante et en position latérale descendante, par-dessous et par-dessus de l'entrée du carburant principal latéral. 25 Tel qu'il est mentionné précédemment, dans la figure 1 a se montre la disposition connue utilisée auparavant pour les chambres torsionnelles associées aux chaudières ou générateurs de vapeur. Les nouvelles dispositions complémentaires de chambre torsionnelle maintenant proposées, associées aux chaudières, générateurs de vapeur en général et échangeurs de chaleur pour 7 du fluide thermique sont montrées en vue schématique dans les figures 1 b, 1c, respectivement, chambres d'axe vertical ascendant et descendant, ou bien dans les figures 1d et 1 e, chambres d'axe incliné ascendant et descendant respectivement, avec un angle d'inclinaison supérieur à 0°et inférieur à 90°. Figure 2 shows schematically in cross section, the proposed improvements with the new orientation of the combustion air through the nozzles that are oriented and aligned to an inner diameter of the combustion chamber according to the fuel to be burned. Figure 3 shows schematically in cross section, radial nozzles aligned to an inner diameter of the combustion chamber. Figure 4 schematically shows in cross-section, the constructive arrangement of the improvements according to the present invention, which is based on the possibility of varying the internal alignment diameter of the nozzles by varying the type of fuel to burn, depending on its nature. Figure 5 shows schematically in longitudinal section, the progressive distribution of the nozzles relative to the longitudinal axis of the combustion chamber which is proposed by this improvement. FIG. 6 are cross-sectional views which show schematically the total or partial cancellation of the air flow in tuyères or group of nozzles, as appropriate, or act by the addition of internal restrictions in them. Fig. 7 are views which schematically show, in cross-section, torsion chamber nozzles in different sectors independent of each other, with their respective air recordings each of them, to be able to vary relative to the supply air flow at each of the nozzle zones, and a sectorized combustion air box according to section AA of the torsion chamber. Figure 8 shows a diagrammatic cross-sectional view of the main lateral fuel inlet in the torsion chamber. Figure 9 shows schematically in longitudinal section, positioning the lateral fuel inlet to the torsional chamber. Figure 10 shows schematically in cross section, the ignition pilot ignition in front positively eccentric position. Figures 11a and 11b schematically show in cross-section, the torsional chamber with the ignition pilot placed, respectively, in an upward and downward lateral position, under and over the fuel inlet. main lateral. As previously mentioned, in Fig. 1a there is shown the known arrangement previously used for torsional chambers associated with boilers or steam generators. The new torsional chamber supplemental arrangements now proposed, associated with boilers, steam generators in general and heat exchangers for 7 of the thermal fluid are shown schematically in FIGS. 1b, 1c, respectively, chambers of upward vertical axis and descending, or in FIGS. 1d and 1e, chambers of inclined axis ascending and descending respectively, with an inclination angle greater than 0 ° and less than 90 °.

Les améliorations proposées avec la nouvelle orientation de l'air de combustion à travers de tuyères orientées alignées à un diamètre intérieur de la chambre de combustion selon le carburant à bruler, tel qu'il est montré en vue schématique dans la figure 2, maintiennent les avantages des antérieures chambres torsionnelles en relation à l'obtention de bas niveaux de température dans la flamme formée à l'intérieur et bas niveaux d'oxydes de nitrogène, dû à la basse température de combustion, et améliorant remarquablement la complétude de la combustion en variant le carburant à bruler, permettant de travailler avec un réduit excès d'air et très bas concentrations de monoxyde de charbon dans les gazes produits de combustion, maintenant un réduit niveau d'érosion sur les parois réfrigérées de la chambre. La présente invention permet la possibilité de compter avec des multiples tuyères radiales alignées à un diamètre intérieur de la chambre de combustion, selon sont montrées dans la figure 3, conçues pour augmenter la sustentation des particules de carburant solide introduit dans la chambre et le maintenir en suspension aérodynamique tandis qu'elles sont accomplies les étapes de séchage, dévolatilisation et combustion du carbone solide rémanent, nécessaires pour son combustion totale, favorisant la possibilité de pouvoir effecteur ce processus avec un très bas excès d'air. Le positionnement radial des tuyères d'entrée d'air qui pose cette amélioration, c'est à dire la quantité de tuyères radiales et leur position par rapport à l'axe vertical de la chambre de combustion, qui sont montrés dans la figure 3 en tant qu'exemple l'angle a;, en coupe transversal de la chambre de combustion, c'est-à-dire l'angle de positionnement qui forme chaque tuyère sur le diamètre intérieur de la chambre avec l'axe vertical de celle-ci, est conçu 8 alors maximisant la sustentation des particules carburantes et tenant compte la position de l'injection de carburant solide et le type de carburant. Cet angle pourra varier depuis 0° jusqu'à 360°. Le diamètre intérieur d'alignement de la tuyère, étant donné la prolongation de l'axe de tuyère tangente à un diamètre concentrique à l'axe intérieur de la chambre, il pourra être varié à chaque cas entre le diamètre intérieur de la chambre et zéro. Le diamètre optimale d'alignement permettra la diminution de l'érosion sur les parois de la chambre à un minimum, dépendant en chaque cas du type de carburant, sa granulométrie, humidité, contenu et qualité de cendres qui entrent comme partie du même et contrôler le temps de permanence de la particule carburant à l'intérieur de la chambre. La disposition constructive qui pose les améliorations selon la présente invention est basée sur la possibilité de varier le diamètre intérieur d'alignement des tuyères de carburant à bruler, selon sa nature, tel que montré dans la figure 4. The proposed improvements with the new orientation of the combustion air through oriented nozzles aligned to an internal diameter of the combustion chamber according to the fuel to be burned, as shown schematically in Figure 2, maintain the advantages of prior torsional chambers in relation to obtaining low temperature levels in the flame formed inside and low levels of nitrogen oxides, due to the low combustion temperature, and remarkably improving the completeness of combustion in varying the fuel to burn, allowing to work with a reduced excess of air and very low concentrations of carbon monoxide in the gases produced combustion, maintaining a reduced level of erosion on the refrigerated walls of the chamber. The present invention allows the possibility of counting with multiple radial nozzles aligned to an internal diameter of the combustion chamber, according to are shown in Figure 3, designed to increase the lift of the solid fuel particles introduced into the chamber and maintain it in aerodynamic suspension while they are completed the steps of drying, devolatilization and combustion of the residual solid carbon, necessary for its total combustion, favoring the possibility of being able to effect this process with a very low excess of air. The radial positioning of the air inlet nozzles which poses this improvement, ie the amount of radial nozzles and their position relative to the vertical axis of the combustion chamber, which are shown in FIG. as an example the angle α; in cross-section of the combustion chamber, that is to say the positioning angle which forms each nozzle on the inner diameter of the chamber with the vertical axis thereof ci, is designed 8 then maximizing the lift of the fuel particles and taking into account the position of the solid fuel injection and the type of fuel. This angle can vary from 0 ° to 360 °. The internal alignment diameter of the nozzle, given the extension of the nozzle axis tangent to a diameter concentric with the internal axis of the chamber, it may be varied in each case between the internal diameter of the chamber and zero . The optimum alignment diameter will reduce erosion on the walls of the chamber to a minimum, depending in each case on the type of fuel, its particle size, humidity, content and quality of ashes that enter as part of the same and control the time of permanence of the fuel particle inside the chamber. The constructive arrangement which poses the improvements according to the present invention is based on the possibility of varying the internal alignment diameter of the fuel nozzles to be burnt, according to its nature, as shown in FIG. 4.

La distribution progressive des tuyères par rapport à l'axe longitudinal de la chambre de combustion proposée par cette amélioration, va être optimale en pouvant varier le pas longitudinal entre les mêmes, selon se montre dans la figure 5. De cette façon est perfectionnée la sustentation du carburant en suspension dans la zone frontale de la chambre et améliorant le degré de complétude de la combustion à la zone de sortie de gaz de la chambre de combustion. Pour un design donné et un carburant déterminé la régulation de la quantité d'air relative qui coule par les tuyères des différentes positions dans la chambre torsionnelle résultait fixe. L'amélioration maintenant proposée permet de varier le flux d'air par les tuyères dans différentes positions, c'est-dire varier le débit d'air de manière longitudinale, si le carburant à bruler était changé et/ou la situation ainsi l'exigeait. De ce fait il est proposé l'annulation totale ou partielle de tuyères ou groupe de tuyères, selon ce qui convient, ou agissant au moyen de l'ajout de restrictions intérieures en celles-ci, tel que montré dans la figure 6, 9 aux fins de modifier le flux d'air relatif en chacune d'elles en forme convenable, selon les nouvelles caractéristiques requises par le carburant à bruler. Une autre possibilité proposée par présente invention, constituant une nouvelle amélioration du système, est de diviser la boîte à air qui fournit ce fluide aux tuyères en différents secteurs indépendants les uns des autres, avec leurs respectifs enregistrements d'air chacun d'eux, pour pouvoir varier relativement le débit d'air d'alimentation à chacune des zones de tuyères, ce qui est montré dans la figure 7. Les améliorations proposées par rapport à l'alimentation du carburant en chambres torsionnelles dépendent du type de carburant à utiliser. Pour des carburants solides on propose dans cette invention des entrées latérales alignées à diamètre internes concentrique à l'axe de la chambre, compris entre le diamètre intérieur maximum de la chambre et le diamètre zéro, tel que montré dans la figure 8, selon le type de carburant, granulométrie, humidité et nature abrasive du matériel à bruler. La position longitudinale de l'entrée de carburant sur la paroi latérale, c'est-à-dire la distance de l'injection de carburant solide par rapport à la paroi frontale de la chambre, représentée dans la figure 9, sera variable entre 0,01 L et 0,99 L, étant L la longueur intérieur de la chambre de combustion. La position longitudinale optimale de l'entrée de carburant solide sera en fonction du type de carburant introduit, diamètre interne de la chambre et temps de permanence prétendu de la particule solide jusqu'à sa combustion complète. Pour les cas de carburants liquides cette amélioration propose l'alternative d'injection dans la paroi latérale de la chambre pour des débits de carburant jusqu'à un 50% du débit maximum nominal, en conditions géométriques d'injection similaires à ces qui ont étés exposées pour les carburants solides. Pour les carburants liquides et débits majeurs au 50% du débit maximum nominal se pose le positionnement du bruler dans la paroi frontale avec l'angle frontal avec l'angle d'ouverture du jet de carburant liquide 10 variable selon le cas. La valeur optimale résultera selon le type de carburant, viscosité, taille des gouttes après la pulvérisation et rapport entre la masse d'air primaire de combustion et d'air secondaire introduit par les tuyères des parois latérales de la chambre. The progressive distribution of the tuyeres with respect to the longitudinal axis of the combustion chamber proposed by this improvement, will be optimal being able to vary the longitudinal pitch between the same, according to is shown in FIG. 5. In this way is perfected the levitation fuel suspended in the frontal zone of the chamber and improving the degree of completeness of the combustion at the gas outlet zone of the combustion chamber. For a given design and a determined fuel the regulation of the amount of relative air flowing through the nozzles of the different positions in the torsional chamber resulted fixed. The improvement now proposed makes it possible to vary the flow of air through the nozzles in different positions, that is to say to vary the air flow longitudinally, if the fuel to be burned was changed and / or the situation thus the required. Therefore it is proposed the total or partial cancellation of nozzles or group of nozzles, as appropriate, or acting by means of the addition of internal restrictions therein, as shown in Figure 6, 9 to to change the relative air flow in each of them in suitable form, according to the new characteristics required by the fuel to be burned. Another possibility proposed by the present invention, constituting a further improvement of the system, is to divide the air box which supplies this fluid to the nozzles in different sectors independent of each other, with their respective air recordings each of them, for it is possible to vary the flow of supply air relative to each of the nozzle zones, which is shown in FIG. 7. The proposed improvements with respect to the fuel supply in torsional chambers depend on the type of fuel to be used. For solid fuels, it is proposed in this invention to have aligned lateral inlets with internal diameters concentric with the axis of the chamber, between the maximum inside diameter of the chamber and the zero diameter, as shown in FIG. 8, depending on the type. fuel, particle size, humidity and abrasive nature of the equipment to be burned. The longitudinal position of the fuel inlet on the side wall, i.e. the distance of the solid fuel injection with respect to the front wall of the chamber, shown in FIG. 9, will be variable between 0 , 01 L and 0.99 L, being L the internal length of the combustion chamber. The optimum longitudinal position of the solid fuel inlet will be a function of the type of fuel introduced, the internal diameter of the chamber and the so-called permanence time of the solid particle until it is completely burned. For the case of liquid fuels, this improvement proposes the injection alternative in the side wall of the chamber for fuel flow rates up to a 50% of the maximum nominal flow rate, in geometrical injection conditions similar to those which have been exposed for solid fuels. For liquid fuels and major flows at 50% of the nominal maximum flow rate the positioning of the burn in the front wall with the front angle with the opening angle of the variable liquid fuel jet 10 depending on the case. The optimal value will result depending on the type of fuel, viscosity, size of the drops after the spray and the ratio of the primary air mass of combustion and secondary air introduced by the nozzles of the side walls of the chamber.

Pour le cas de carburants gazeux cette amélioration propose l'injection du carburant dans la paroi latérale de la chambre pour des carburants de bas pouvoir calorifique inférieur, (gazes carburants pauvres), dû à l'augmentation de la stabilité de la flamme qui est obtenue par rapport des chambres torsionnelles avec l'alimentation de ces gaz dans la paroi frontale. L'injection dans la paroi latérale conserve les conditions géométriques d'injection similaires à celles qui ont étés exposées pour des carburants solides. Pour des carburants gazeux de haut pourvoir calorifique inférieur on propose dans cette amélioration le positionnement du bruleur dans la paroi frontale ou bien dans la paroi latérale selon les caractéristiques de radiation de flamme désirées. La position optimale résultera du type de carburant, dimensions, angle d'ouverture du jet de gaz et rapport entre la masse d'air primaire de combustion et d'air secondaire introduit par les tuyères des parois latérales de la chambre et rang de régulation du débit de carburant gazeux nécessaire pour une application donnée. Les améliorations qui constituent la présente invention permettent d'optimiser la taille du bruleur pilote utilisé pour l'allumage de la flamme principale selon la position de ce bruleur pilote dans la chambre torsionnelle et au type de carburant disponible à utiliser dans le bruleur pilote. Auparavant les chambres torsionnelles avaient un bruleur pilote d'allumage, de carburant liquide ou gazeux, positionné sur la paroi frontale, très près du centre de la chambre de combustion. Dans ces améliorations sont proposées deux possibles positions relatives et nouvelles du bruleur pilote d'allumage: "frontale franchement excentrique" et "latérale". Toutes les deux nouvelles possibilités d'emplacement du bruleur pilote se mettent en rapport de même avec les nouvelles orientations et 11 positions relatives des entrées du carburant principal latérales. Ces nouvelles positions du bruleur pilote d'allumage permettent de baisser la puissance thermique du propre bruleur pilote maintenant un allumage doux, sûr et stable. Bien entendu, cela contribue à diminuer le coût d'investissement de l'équipement mais il est plus important encore que cela permet de compter avec un allumage stable, de répétition, et beaucoup plus doux pouvant baisser le remplissage de carburant principal nécessaire pour le démarrage de l'unité. Pour le cas de pilote d'allumage placé en position frontale franchement excentrique, tel que montré dans la figure 10, l'axe du bruleur sera positionné à un diamètre intérieur compris entre une proportion de 0,2 et 0,99 du diamètre intérieur de la chambre de combustion. Pour le cas du pilote d'allumage placé en position latérale, l'axe du bruleur sera positionné par dessous ou par dessus l'entrée de carburant principal latérale, selon ce qui est montré dans les figures 11 a et 11 b, et l'axe du bruleur pilote s'alignera à un diamètre interne concentrique à l'axe intérieur de la chambre, compris entre le diamètre intérieur maximum de la chambre et le centre de celle-ci. 12 For the case of gaseous fuels this improvement proposes the injection of the fuel into the side wall of the chamber for fuels of low calorific value, (poor fuel gases), due to the increase in the stability of the flame which is obtained relative torsional chambers with the supply of these gases in the front wall. Injection into the side wall retains the geometric injection conditions similar to those which have been exposed for solid fuels. For gaseous fuels of high low calorific supply it is proposed in this improvement the positioning of the burner in the front wall or in the side wall according to the desired flame radiation characteristics. The optimum position will result from the type of fuel, the dimensions, the opening angle of the gas jet and the ratio between the mass of primary combustion air and secondary air introduced by the nozzles of the side walls of the chamber and the regulating rank of the gaseous fuel flow required for a given application. The improvements which constitute the present invention make it possible to optimize the size of the pilot burner used for the ignition of the main flame according to the position of this pilot burner in the torsion chamber and to the type of fuel available to be used in the pilot burner. Previously the torsional chambers had a pilot ignition burner, liquid or gaseous fuel, positioned on the front wall, very close to the center of the combustion chamber. In these improvements are proposed two possible relative positions and new ignition pilot burner: "frankly eccentric front" and "lateral". Both of the new pilot burner location possibilities are similarly related to the new orientations and 11 relative positions of the main fuel side inlets. These new positions of the pilot ignition burner allow to lower the thermal power of the own pilot burner maintaining a soft, safe and stable ignition. Of course, this helps to lower the investment cost of the equipment but it is even more important that it allows to count with a steady ignition, repetition, and a lot softer that can lower the main fuel filling required for start up of the unit. For the case of an overtly eccentric front ignition pilot, as shown in Figure 10, the burner shaft shall be positioned at an inside diameter between 0.2 and 0.99 of the inside diameter of the ignition. the combustion chamber. In the case of the ignition pilot placed in the lateral position, the axis of the burner shall be positioned from below or over the main lateral fuel inlet, as shown in Figures 11a and 11b, and the pilot burner axis will align with an inner diameter concentric to the inner axis of the chamber, between the maximum inside diameter of the chamber and the center thereof. 12

Claims (3)

REVENDICATIONS1. Chambre de combustion torsionnelle pour des carburants solides, liquides, gazeux ou un mélange de ceux-ci, et spécialement pour des produits cellulosiques solides de tailles variables qui peuvent brûler en sustentation aérodynamique et avec des humidités relatives, telles que l'eau par rapport à l'eau plus le carburant sec, aussi variables selon le cas, caractérisée en ce que l'axe de la chambre torsionnelle est placé dans une position déterminée définie depuis une position verticale jusqu'à une position inclinée par rapport à la disposition de l'ensemble à laquelle la chambre est associée selon la nature du carburant, (gazeuse, liquide ou solide), les dimensions du matériel particulaire solide à introduire comme carburant, le contenu d'humidité, le contenu et la nature des cendres qui le constituent, tant en quantité qu'en qualité et à sa proportion de matériaux alcalins et silicates. REVENDICATIONS1. Torsional combustion chamber for solid, liquid, gaseous fuels or a mixture thereof, and especially for solid cellulosic products of varying sizes which can burn in aerodynamic lift and with relative humidities, such as water with respect to the water plus the dry fuel, also variable according to the case, characterized in that the axis of the torsional chamber is placed in a defined position defined from a vertical position to a position inclined relative to the disposition of the set to which the chamber is associated depending on the nature of the fuel, (gaseous, liquid or solid), the dimensions of the solid particulate material to be introduced as fuel, the moisture content, the content and the nature of the ashes that constitute it, both in quantity in quality and in its proportion of alkaline and silicate materials. 2. Chambre de combustion torsionnelle selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des tuyères pour l'admission d'air de combustion dont les axes sont alignés à un diamètre intérieur de la chambre de combustion supérieur à zéro et inférieur au diamètre intérieur de la chambre. 2. torsional combustion chamber according to claim 1, characterized in that it comprises nozzles for the combustion air intake whose axes are aligned at an internal diameter of the combustion chamber greater than zero and less than the diameter inside the room. 3. Chambre de combustion torsionnelle selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des multiples tuyères d'injection d'air de combustion radiales alignées à un diamètre intérieur de la chambre de combustion où l'angle de positionnement qui forme l'axe vertical avec l'axe de chaque tuyère dans le diamètre intérieur de la chambre varie entre 0° et 360°. 13. Chambre de combustion torsionnelle selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que les tuyères d'injection d'air de combustion radiales alignées à un diamètre intérieur de la chambre de combustion sont dotées d'un mécanisme qui permet varier le diamètre d'alignement des tuyères. 5. Chambre de combustion torsionnelle selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la distribution des tuyères d'injection d'air de combustion est progressive par rapport à l'axe longitudinal de la chambre dont le pas longitudinal peut être variable en fonction des caractéristiques du carburant à bruler. 6. Chambre de combustion torsionnelle selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'un groupe de tuyères peut être annihilé totalement ou partiellement et en ce que peuvent s'ajouter des restrictions intérieures dans le flux de la tuyère modifiant la régulation de la quantité d'air de combustion à chaque zone de la chambre. 7. Chambre de combustion torsionnelle selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce qu'une boîte à air correspondante qui fournit du fluide aux tuyères est divisée en différents secteurs indépendants les uns des autres, avec des enregistrements respectifs de régulation d'air à chacun de ceux-ci, pour pouvoir varier relativement le débit d'air d'alimentation à chacune des zones de tuyères. 8. Chambre de combustion torsionnelle selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que la chambre comprend des entrées latérales du carburant dont les axes sont alignés à des diamètres internes concentriques à l'axe de la chambre compris entre le diamètre zéro et le diamètre intérieur de la chambre. 14. Chambre de combustion torsionnelle selon la revendication 8, caractérisée en ce que les entrées latérales du carburant dans lesquelles la position longitudinale de l'axe de l'entrée du carburant par rapport à la paroi positionnée face à la chambre est variable entre une proportion de 0,01 et 0,99 de la longueur intérieur de la propre chambre. 10. Chambre de combustion torsionnelle selon l'une quelconque des revendications 1 a 9, caractérisée en ce qu'un bruleur pilote d'allumage est situé dans une face frontale antérieure de la chambre en position franchement excentrique, déplacée du centre de la chambre, sur un diamètre compris dans un rang entre 0,2 et 0,99 du diamètre intérieur de la chambre. 11. Chambre de combustion torsionnelle selon la revendication 10, caractérisée en ce que le bruleur pilote d'allumage dans ladite face latérale de la chambre est placé dans une position par dessous ou par dessus l'entrée latérale du carburant principal. 15 3. torsional combustion chamber according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises multiple radial combustion air injection nozzles aligned to an internal diameter of the combustion chamber where the positioning angle which forms the vertical axis with the axis of each nozzle in the inner diameter of the chamber varies between 0 ° and 360 °. 13. Torsional combustion chamber according to claim 2 or 3, characterized in that the radial combustion air injection nozzles aligned to an internal diameter of the combustion chamber are provided with a mechanism that allows the diameter of the combustion chamber to be varied. nozzle alignment. 5. torsional combustion chamber according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the distribution of the combustion air injection nozzles is progressive relative to the longitudinal axis of the chamber whose longitudinal pitch can vary depending on the characteristics of the fuel to be burned. Torsional combustion chamber according to one of Claims 2 to 5, characterized in that a group of nozzles can be totally or partially annihilated and in that internal restrictions can be added in the flow of the modifying nozzle. regulating the amount of combustion air at each zone of the chamber. 7. torsional combustion chamber according to any one of claims 2 to 6, characterized in that a corresponding air box which supplies fluid to the nozzles is divided into different sectors independent of each other, with respective control records of air to each of them, to be able to vary relatively the flow of supply air to each of the nozzle zones. 8. torsional combustion chamber according to any one of claims 2 to 7, characterized in that the chamber comprises lateral fuel inlets whose axes are aligned at internal diameters concentric to the axis of the chamber between the diameter zero and the inside diameter of the chamber. 14. torsional combustion chamber according to claim 8, characterized in that the lateral fuel inlets in which the longitudinal position of the axis of the fuel inlet relative to the wall facing the chamber is variable between a proportion 0.01 and 0.99 of the inner length of the own chamber. 10. torsional combustion chamber according to any one of claims 1 to 9, characterized in that a pilot ignition burner is located in a front end face of the chamber in positively eccentric position, moved from the center of the chamber, on a diameter in a range between 0.2 and 0.99 of the inside diameter of the chamber. The torsional combustion chamber according to claim 10, characterized in that the ignition pilot burner in said side face of the chamber is placed in a position from below or over the lateral inlet of the main fuel. 15