BE358748A - - Google Patents

Description

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  "Perfectionnements relatifs aux brûleurs à combustibles .pulvérisés ou liquides", 
La présente invention sa réfère à la combustion du combustible et plus spécialement au mélange du combustible et de l'air en vue d'assurer une combustion pratiquement complète en l'espace de quelques pieds du brûleur. 



   Quand on fait usage du combustible   pulvérise, il   convient particulièrement d'assurer une   combustion     ra:pide;mais   en même   tempe,on   constate qu'un mouvement de progression rapide du rideau de combustible brûlant a pour conséquence une dété- rioration très sérieuse de toutes les   surfaces   réfractaires qui se trouvent sur son chemin;

  il en résulte que l'on a donné 

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 aux chambres de   combustion   des dimensions très grandes et on les compare à celles dont on se sert dans les procédés de chauffe au   combustible   en morceaux, ceci afin que le rideau u de flammes ne vienne pas battre les   surfaces.Par   conséquent, il est très désirable que la zone de combustion soit courte et   ceci   ne peut être réalisé qu'à condition que la vitesse de   progression   du rideau de combustible brûlant,soit aussi faible que possible. 



   Dans les procèdes existants,on a constaté qu'il n'était pas réalisable de réduire la vitesse de pénétration du mélange de combustible et d'air en dessous d'une valeur qui permettrait à toute partie du jet de sortir de la tuyère à une vitesse plus faible que celle de la propagation de la flamme du mélange,par suite de la tendance de la flamme à faire retour à l'intérieur du brûleur et des conduites d'alimentation, 
L'un des opjectifs de la présente invention est de réaliser l'introduction du combustible et de l'air dans la chambre de combustion de façon telleque la vitesse de progression du mélange ainsi formé puisse,en toute sécurité, être moindre que la vitesse de la propagation de la flamme de ce mélange, 
La présente invention,

  qui se réfère à la combustion du combustible vulvérisé par la méthode consistant à introduire le combustible dans une chambre de   canbustion   par l'inter- vention d'air transporteur,consiste,dans les grandes lignes,   à   effectuer la division du combustible et de l'air trans- porteur,avant leur admission dans la chambre de combustion, en au moins deux courants de densité   de   différente;l'un des deux courants est un mélange pauvre renfermant sensi- blement assez d'air ou plus qu'assez d'air pour assurer la combustion   complète   du combustible qu'il contient;l'autre courant est un mélange   riohe   ne contenant pas assez d'air 

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 pour assurer la   combustion     /du   combustible qu'il contient;

   on introduit ces courants de combustible et d'air dans la chambre de combustion, avec ou sans air secondaire addition- nel et l'on effectue le mélange subséquente des deux cou- rants à l'intérieur de la chambre de combustion, de   préféren-   ce en amenant les deux courants de converger   l'un   vers 1' autre directement en avant de leur sortie respective. 



   A l'aide du procédé ci-dessus, on forme un rideau fl ottant de combustible et d'air qui possède un mouvement turbulent   intrinsèque   mais qui,dans son   ensemble,progresse   à une vitesse moindre que celle de la propagation de la flamme du mélange. 



   Dans l'un de ces courants, on peut régler la quantité d'air pour que celle-ci soit égale ou supérieure aune fois un quart la quantité nécessaire pour assurer la combustion complète du   acmbustible   y contenu;tandis que dans l'autre courant la quantité d'air peut être réglée pour être égale à ou moindre qu un tiers de l'air nécessaire pour la com- bustion complète du combustible qu'il contient. paur faire comprendre   clairement   l'invention et la réaliser,on va maintenant décrire trois exemples de brûleurs appropriés,en se servant des dessins   ci-joint@     ou:

  la   figure 1 est une coupe en long verticale à travers un brûleur dans lequel la division du   @@mbustible   et de l'air transporteur est effectuée en introduisant   ceux-ci   dans le brûleur par une admission disposée tangentiellement.La figure 2 est une coupe verticale en travers du même   brûleur,pratiqués   suivant la ligne A-A de la figure 1.La figure 3 est une coupe en long verticale pratiquée a travers l'autre exemple de brûleur convenant pour réaliser la présente invention et dans lequel le courant principal de combustible et d'air transporteur est divisé en deux courants avant   d'atteindre   le brûleur., en franchissant un passage en forme de coude semi-circulaire. 



  La figure 4 est une vue analogue pratiquée dans une troisième 

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 variante de brûleur. 



   En se référant au brûleur représenté par les figures 1 et 2, on voit que celui-ci est de section circulaire et comporte une chambre annulaire a qui sera ci-aprè s désignée sous le nom de chambre de séparati on,à admission b pour le courant   principal   de combustible et d'air transportsur, ad- mission qui est tangente à la paroi circonférentielle in- térieure o de la chambre a, à sortie d pour le courant de mélange riche et   sortie'.!,   pour le courant de mélange pauvre. 



  Cette dernière sortie force le courant de mélange pauvre à s'écouler vers l'arrière et à monter dans une chambre annu-.   laire f   entourant la chambre de séparation .!:;de   là,il   s' écoule par une sortie g annulaire convergeant vers l'in-   térieur.   



   La sortie d réservée au courant de mélange riche est à section quelque peu réduite en vue d'un objectif qui sera expliqué   ci...après;du   coté intérieur,elle est formée par la tête plus large h' d'un élément tubulaire central h. 



  Cet élément tubulaire central h est porté   à   glissement dans le palier i et peut être réglé dans le sens de la longueur, par exemple,par une   goupillai   portée par l'élément tubu- laire et une rainure oblique   a ollaborante   j' formée dans la   buselure   k' faisant saillie vers l'arrière.En réglant la position longitudinale de l'élément   tubulaire h   et conséquemment celle de sa   téta   plus large h' par rapport au   brûleur,on   peut assurer le réglage voulu entre la proportion de l'air et le charbon dans le courant de mélange riche,   incidemment,

  ce   réglage de la position de la tête h' a aussi pour   conséquence   de faire varier la proportion d'air rala- tivement au charbon dans le courant de mélange pauvre dont l'écoulement par la   sortie.!.   est provoqué par la réduction de surface de la sortie   dpar   la disposition dans   celle-ci   de   la,   tête plus large h'. 

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   L'élément tubulaire   @entral   h peut servir soit à l'introduction d'air secondaire dans la   ohambre   de combustion, soit de passage porrl'insertion de la tuyère d'un brûleur à huile, soit pour l'introduction d'un autre combustible tel que le   gaz.Des   lumières pour contrôler l'admission de l'air secondaire d'appoint sont désignées par la référence   k.   



   En introduisant le courant principal de combustible pulvérisé et d'air transporteur dans le brûleur par l'in-   termédiaire   d'une admission disposée tangentiellement telle que   b,les   particules lourdes de combustible sont obligées, sous l'action de la force centrifuge, de   oheminer   sur la circonférence intérieure de la chambre de séparation a et sortie par l'évacuation d avec une quantité d'air suffisante pour former un courant de mélange riche,tandis que les particules légères de combustible circulent dans la zone centrale de la chambre a et passent par la sortie e aveo l'air restant,pour former un courant de mélange pauvre.

   par suite de la disposition des sorties finales du brûleur, les deux courants sont forcés   'de   converger l'un vers l'autre et de se mélanger dans la chambre de combustion directement en avant du brûleur. 



   Par suite de l'entrée tangentielle du courant principal de combustible et d'air dans la chambre de séparation,les deux courants séparés de mélange riche et de mélange pauvre prennent un mouvement tourbillonnaire ou turbulent,qui le cas échéant donne naissance à un rideau flottant de combustible et d'air possédant un mouvement turbulent intrinsèque,mais qui, considéré dans l'ensemble, a un mouvement de progression dont la vitessepeut être inférieure à   celle   de la propagation de la flamme du mélange. Ce mouvement turbulent peut être accentué, si on le désire,par la présente de pales inclinées de manière ad hoo dans les sorties du brûleur des courants de mélange pauvre et de mélange riche de combustible et d'air. 

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   Dans le second exemple de brûleur représenté par la figure 3,le courant principal de combustible et d'air trans- porteur est forcé de pénétrer dans le brûleur par un tuyau d'alimentation 1 présentant la forme d'un coude courbe. 



  :L'extrémité inférieure ou intérieure de ce tuyau est divisée latéralement,par exemple par un clapet articulé m,pour former deux ouvertures n et   @;l'ouverture   inférieure n forme la con-   tinuation   de la courbe extérieure du coude et sert à évacuer les :particules lourdes de combustible et une quantité d'air suffisante pour former le courant de mélange riche, tandis que l'ouverture supérieure o sert à évacuer les particules légères de combustible et l'air restant pour former le courant de mélange pauvre. 



   L'ouverture supérieure o mène dans une chambre annulaire p entourant un passage central   ,!l,passage   que vient traverser le courant de mélange riche.Le mélange pauvre sort de la chambre annulaire p par un passage annulaire r dont la paroi circonférentielle B converge vers la sortie du passage central   .,9.,ce   qui force les deux courants à se mélanger en avant du brûleur. Le mouvement turbulent désirable est imprimé à chaque courant par des nervures inclinées t et u se trouvant dans les passages q et ! respectivement. Ces nervures, dans l'exemple représenté,sont disposées de manière à forcer les courants à   girer   dans dessens opposés l'un   à   l'autre. 



   Des nervures ou saillants analogues peuvent être dispo- ses autour de la circonférence intérieure de la chambre de séparation a en vue d'effectuer un mélange effectif du combustible et de   l'air.on   peut donner une courbure aux extrémités de ces nervures en vue de paralyser le mouvement circulatoire du courant de combustible et d'air dans la chambre a.Ces nervures peuvent être insérées sous forme de garnitures amovible. 



   Les ouvertures servent à l' admission de l'air secondaire 

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 dans la chambre de combustion. 



   Si   on.   le désire,des brûleurs conforme à la présente invention peuvent avoir une forme spatulée au lieu d'avoir une forme ciroulaire; dans ce cas,les courants sont alimentées par des passages plans   allonges   au lieu de l'être par les passages annulaires représentés par les dessins.Lorsqu'il ne faut pas une flamme extrêmement   oourte,

  l'un   des deux oourants peut être formé par un mélange tel que la vitesse de propagation de la flamme soit faible et   conséque@ment   la vitesse de ce  courant   peut être faible tandis que le second courant peut se composer du mélange usuel allant de la moitié à la totalité de l'air nécessaire pour la combustion complète tandis qu'on le fait sortir à une vitesse relativement grande soit sous forme de courant convergeant vers le premier ou qu'on lui donne un mouvement tourbillonnaire pour détruire sa vitesse de progression et pour produire de la turbulence par suite de son contact avec l'autre courant. 



   Dans l'application du brûleur   conforme   à la présente invention à des chambres de combustion ne renfermant pas de surfaces   réfractaires,telles   que les foyers de chaudières de "Lancashire" et de marine et les chambres de   combustion   refroidies par l'eau des chaudières à tubea   d'eau,on   rencontre des difficultés considérables pour allumer la chaudière quand celle-ci est froide et pour maintenir une combustion rapide par suite de l'absenoe de parois réverbérant la chaleur et la présence de parois absorbant la chaleur, 
On peut porter remède à cet ennui en déclenchant la combustion dans une petite chambre à revêtement réfractaire assooiée avec la sortie du brûleur;

  le dispositif est tel que le combustible enflammé quitte cette chambre d'allumage avant que se produise une combustion nette et pénètre   direo-'   tement dans la chambre de combustion proprement dite avec ou en même tempe qu'une quantité d'air secondaire auffi- santé pour achever la combustion, 

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Un arrangement approprié est représenté par la figure 4;la chambre de combustion y est désignée par la référence Cette chambre est pourvue d'une chemise w' entourant le re- vêtement réfractairesw2.L'air secondaire est réchauffé en passant dans cette chemise par l'intermédiaire d'une ad- mission w3;

  ltair réchauffé quitte la chemise par une sortie   annulaire.!!   entourant la sortie de combustible enflammé de la chambre de combustion.La chambre d'allumage est pourvue d'un nez conique   w5 en   carborundum ou autre matière p ourvue conductrice appropriée;elle est/extérieurement d'une série de nervures droites ou en spirale w6,qui forcent l'air réchauffé à converger et à se mélanger au combustible en- flammé en un point situé au delà de la sortie de la chambre d'allumage. 



   Une ouverture x communiquant avec 'un prolongement   étanohe   à   l'eau.2±!.   est prévue,si nécessaire,au fond de la chambre d'allumage pour l'élimination des résidus   incom-   bustibles de la combustion. 



   Avec le dispositif qui vient d'être décrit,l'allumage est très rapide par   suite,notamment,du   fait du peu d'im- portance de la masse du revêtement réfractaire de la chambre d'allumage et de la faible vitesse de progression du rideau de combustible dans   celle-ci.Bien   que le revêtement réfrac- taire soit porté rapidement à une température d'allumage convenable, on ne peut pas atteindre des températures dange- reusement élevées par suite du fait que   l'on   empêche la combustion complète du   combustible   de se produire dans la chambre de oombustion,en diminuant la quantité d'air   primair@        
Pour mettre en marche le brûleur,

   on peut allumer un petit feu dans la chambre d'allumage ou encore on peut faire usage d'un petit brûleur supplémentaire à huile pour   échauf-   fer les parois de la chambre,

Claims (1)

1. Revendications.

   1,.Dans la combustion du combustible pulvérisé par le procédé qui consiste à introduire le combustible dans une chambre de combustion par le moyen d'air transporteur,le fait de diviser le combustible et l'air transporteur, avant leur admission dans la chambre de combustion,en au moins deux courants de densité différente ;l'un des courants en question consistant en un mélange pauvre renfermant sen- siblement assez ou plus que suffisamment d'air pour assurer EMI9.1 la combustion complète du combustible qu'il oontient;1 autre courant consistant en un mélange riche renfermant une quan- titéd'air insuffisante pour assurer la c ombusti on du oanbus- tible qu'il contient;

   le fait d'introduire ces courants de combustible et d'air dans la chambre de combustion,avec ou sans air additionnel secondaire,et d'effectuer le mélange subséquent des deux courants dans la chambre de combustion pour qu'ils convergent l'un vers l'autre directement en avant de leurs sorties respectives.

   2,-Dans la chambre de combustible pulvérisé conforme à la revendication 1, le fait de diviser le canbustible et l'air transporteur de manière que le courant de mélange pauvre contienne une quantité d'air égale à ou plus impor tante qu<' une fois un quart celle nécessaire pour la com- EMI9.2 bustib9t= complète du combustible y emtenu,tanàis que le courant de mélange riche contient une quantité d'air égale à ou inférieure au tiers de l'air nécessaire pour la combus- tion complète du combustible y contenu.

   3. Dans la combustion de combustible pulvérisé conforme aux revendications 1 ou 2;le fait d'effectuer la division du combustible et de l'air transporteur par la force cen- trifuge.

   4,-Pour emploi dans la combustion de combustible pavé EMI9.3 rieé 00nfQrmément à l'une des revenecations 9réoédenteg,un brûleur pouvant diviser un corps ou courant de combustible <Desc/Clms Page number 10> et d'air transporteur en au moins deux courants de densité différente et le fait de projeter ces courants par un nombre correspondant de passages de manière que les courants con- vergent l'un vers l'autre au delà du brûleur.

   5.-Dans la combustion de combustible pulvérisé confor- mément aux revendications 1,2 ou 3 et dans laquelle on se sert d'un brûleur pour introduire les courants de combustible et d'air transporteur dans une chambre de canbustion,le fait d'effectuer la dite division du combustible et de l'air transporteur avant que ceux-ci n'atteignent le dit brûleur.

   5....Dans la combustion de combustible pulvérisé confor- mément à la revendication 5,le fait d'effectuer la division du combustible et de l'air transporteur par un séparateur cyclone.

   7.-Un brûleur pour emploi dans la combustion de com@ bustible pulvérisé conformément à la revendication 1 comprenant une chambre de séparation pour diviser le combus- tible et l'air en deux courants de densité différente, a ad- mission pour le combustible et l'air transporteur disposée tangentiellement à la circonférence intérieure de la chambre et à au moins deux sorties pour les courants séparés de combustible et d'air,

   l'arrangement étant tel que l'entrée tangente du combustible et de l'air transporteur dans la chambre de séparation force les particules lourdes de com@ bustible à cheminer sur la circonférence intérieure de la chambre et à sortir par l'orifice d'évacuation avec une quan- tité d'air suffisante pour former le courant de mélange riche, laissant les particules légères circuler dans la zone cen- trale de la chambre de séparation et sortir par la sortie ex- térieure avec l'air restant pour former le courant de mé- lange pauvre, 8.-'Brûleur conforme à la revendication 7 dans lequel le courant de mélange pauvre est sortiede la chambre de séparation par son orifice d'évacuation,

   de par le fait <Desc/Clms Page number 11> que l' orifice de sortie du courant de mélange riche est réduit, 9..:Brûleur conforme.a. la revendication 8 dans lequel la surface de la sortie du,courant de mélange riche est variable, la.-Brûleur conforme à la revendication 9 dans lequel la variation de la surface de la sortie du courant de mélange riche est réalisée du fait du mouvement longitudinal d'un élément central tubulaire qui forme passage pour l'introdu@- tion dans la chambre de combustion d'air additionnel ou secondaire ou pour celle d'un autre combustible tel que huile ou gaz.

   11.-Brûleur conforme aux r evendic ations 7,8,9 ou 10 dans lequel la sortie du courant de mélange pauvre est annu- laire et entoure à la fois la chambre de séparation et la sortie du courant de mélange riche. de combustible 12.-Brûleur pour emploi dans la combustion pulvérisé conformément à la revendication 1 dans lequel la division du combustible et de l'air transporteur est effeotuée an faisant passer caux-ci dans le brûleur par un passage en forme de coude courbe,

   l'extrémité intérieure de ce passage étant divisée latéralement pour former deux pas sages ou ouvertures dont l'inférieure forme la continuation de la courbe extérieure du coude et peut éxacuer les particules lourdes de combustible et une quantité d'air suffisante pour former le courant de mélange riche tandis que la supérieure sert à évacuer les particules de combustible légères et l'air restant pour former le courant de mélange pauvre.

   13.-Brûleur conforme à la revendication 12 dans lequel l'ouverture ou le passage pour le oourant de mélange pauvre conduit dans une chambre annulaire entourant un passage can- tral,passage central à travers lequel est conduit le courant de mélange riche,le courant de mélange pauvre étant évacué de la chambre annulaire par une ouverture annulaire dont la paroi extérieure circonférentielle converge vers le passage <Desc/Clms Page number 12> central réservé au courant de mèlange riche, d'où les deux courants sont forcés de se mélanger en avant du brûleur.

   14.-Brûleur conforme à l'une desrevendications précédentes 7 à 13 dans lequel on imprime un mouvement tur- bulent on giratoire à l'un des courants de mélange ou aux deux par l'intermédiaire de nervures hélicoïdales ou autres, la disposition des nervures étant telle qu'elle force les courants à prendre un mouvement giratoire soit dans le même sens,soit en sens contraire.

   15.-Brûleur à combustible pulvérisé ou en poudre me à la revendication 1 caractérisé par le fait que l'on enflamme le mélange de combustible et d'air dans une petite ohambre garnie d'un revêtement réfractaire associée avec l'embouchure du brûleur la dite chambre étant percée d'une évacuation communiquant directement aveo la chambre de combustion principale et étant pourvue d'une chemise l'en- tourant pour réchauffer une charge d'air secondaire .