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Chaudière à rayonnement.
Dans les générateurs de vapeur à rayonnement on utilise pour brûler le charbon pulvériser en substance deux types de foyer. Les deux types différent entre eux en ce que la scorie du combustible est séparée et interceptée, dans la chambre de combustion, à l'état granuleux dans un type de foyer et à l'état liquide dans l'autre type de foyer et est évacuée de la chambre de combustion à l'état respectif.
Pour granuler la scorie dans la chambre de combus- tion il était nécessaire d'employer entre la flamme et le cendrier une zone de refroidissement ayant la forme d'une nappe d'air ou d'une grille constituée par des tubes d'eau,
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ou bien de tapisser de tubes d'eau le cendrier lui-même et disposer celui-ci à grande distance en-dessous de la flamme à charbon pulvérisé, de manière que les gouttelettes de cendre se détachant de la flamme se solidifient en granules en tra- versant la zone de refroidissement. Qu'on choisit l'une ou l'autre forme d'exécution, il fallait alors, eu égard à la granulation de la cendre, prolonger vers le bas la chambre de combustion afin de laisser aux gouttelettes de cendre, pendant leur chute, suffisamment de temps pour céder leur chaleur ou pour se solidifier.
En outre, quand on granulait la scorie, on ne pouvait admettre dans la chambre de combus- tion que des températures de combustion modérément élevées, ce qui ne pouvait se réaliser qu'en produisant une quantité modérée de chaleur dans une chambre de combustion donnée ou en employant une très grande chambre de combustion.
D'autre part, quand la scorie est évacuée à l'état liquide, on employait au lieu des trémies à cendre une auge à scorie comportant un trou de coulée latéral, ou bien un fond plan percé d'un trou d'écoulement de scorie et inter- ceptant les particules de scorie qui, sur ce fond plan, de- meuraient exposées à la chaleur rayonnante de la flamme jusqu'à ce qu'elles fussent fondues en une masse suffisamment fluide capable de s'écouler d'elle-même En règle générale, l'auge à scorie ou le fond à scorie étaient constitués par des tubes d'eau;
dans le cas de l'auge à scorie ces tubes d'eau n'ont toutefois qu'une faible puissance de vaporisation car une couche de scorie épaisse les soustrait à l'action de la flamme, et dans le cas du fond à scorie les tubes d'eau en question sont chauffés avec des intensités différant d'un tube à l'autre parce que la scorie n'est pas chauffée uni- formément sur tout le fond et des monticules de scorie s'accumulent en certains endroits, tandis qu'en d'autres
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endroits il se forme des ruisseaux de scorie.
Bien que dans certains cas on réussisse à faire fondre à nouveau ces mon- ticules sous des régimes de charge forcés, ces irrégularités de 1'écoulement de la scorie sont néanmoins si gênantes qu'on est obligé de conduire les chaudières toujours sous un régime de charge constant approprié. Les difficultés doivent être attribuées -principalement au fait que ces générateurs de va- peur comportent des chambres de combustion rectangulaires à fond horizontal, de sorte qu'une séparation et un dépt de scorie proportionnellement très importants se produisent dans les angles de la chambre de combustion, et que précisément ces angles sont chauffés le moins.
A cela s'ajoute que, dans certaines chaudières, la flamme se trouve d'un côté de la chambre de combustion, notamment sous des régimes de charge partielle.
Les deux types de foyer présentaient en outre l'inconvénient de devenir inefficaces respectivement au point de vue de la granulation de la scorie et au point de vue de l'écoulement de la scorie quand on voulait les faire fonction- ner avec des combustibles dont les scories ont respectivement une température de fusion moins élevée et une température de fusion plus élevée que n'était celle de la scorie du combus- tible pour lequel le foyer a été construit primitivement.
L'invention a pour but d'améliorer notablement le type de foyer à écoulement de scorie liquide par le fond de la chambre de combustion, et elle consiste à faire en sorte que les tubes chauffés par rayonnement constituent une cuvette ouverte en-dessous et convergeant de l'enveloppe extérieure de la chambre de combustion vers le trou d'écoulement, dans laquelle on introduit le combustible près du trou d'écoulement de manière qu'il chauffe le fond à l'aide d'une flamme centrale et remplisse la cuvette. La chambre de combustion a avantageu-
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sèment, transversalement à son axe, une section circulaire ou une section polygonale.
Ceci assure pour toutes les charges que la scorie se sépare de manière proportionnellement unifor- me, qu'elle soit maintenue chaude ou soit chauffée uniformé- ment dans la cuvette à scorie et quelle s'écoule rapidement par le trou d'écoulement de la cuvette. Avantageusement, sui- vant l'invention, les tubes chauffés par rayonnement, qui en- tourent à peu prèssous forme d'un hémisphère le centre de la flamme, sont constitués par des tubes d'eau enroulés héli- coidalement autour de l'axe central de la chambre de combus- tion. Il en résulte que dans la nouvelle chaudière les tubes d'eau délimitant le fond sont chauffés de manière proportion- nellement uniforme. En outre, par suite de la notable pente du fond, la scorie a une notable hauteur de chute, ce qui fa- vorise aussi l'écoulement de la scorie.
Pour former le fond on n'est point limité à l'emploi d'un seul tube et, suivant l'invention, on peut employer deux tubes d'eau ou davantage, qu'on enroule côte-à-côte dans la surface du fond. Avantageusement, on prolonge l'enroulement tubulaire aussi sur la partie restante de la chambre de com- bustion, de manière à entretenir dans la chambre de combustion entière un chauffage proportionnellement uniforme des tubes d'eau. On peut aussi, en intercalant un distributeur dans la suite de sections tubulaires, changer le nombre des sections tubulaires par exemple dans la mesure de l'accroissement de la production de vapeur dans les tubes ou dans la mesure où. il faut refroidir une section tubulaire particulièrement ex- posée.
Pour produire un chauffage uniforme et complet de la cuvette de la chambre de combustion il est recommandable de répartir les entrées de combustible et les entrées d'air
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sur la périphérie de la chambre de combustion, de les braquer transversalement au tirage du foyer sur le centre de la cham- bre de combustion et d'arquer vers l'extérieur les spires de tubes d'eau aux abords des entrées de combustible et des entrées d'air.
Afin de maintenir aussi élevée que possible la tem- pérature de la flamme dans la chambre à scorie il est recom- mandabl.e de faire en sorte qu'une notable proportion de l'air comburant ne soit amenée à la flamme qu'au-dessus de l'entrée de pulvérisé. A cet effet, suivant l'invention, la chambre de combustion est resserrée et munie de tuyères à air secondaire au-dessus de l'entrée de pulvérisé. Ceci assure en même temps un mélange intime de l'air secondaire avec le pulvérisé brû- lant ou les gaz de combustion, qui s'élèvent. En même temps le resserrement procure de la place à l'extérieur pour loger les conduites d'air secondaire.
Dans la nouvelle chaudière, par suite d'un changement de la sorte de combustible ou par suite d'un changement de charge, il pourrait cependant se produire un état de choses tel que la scorie ne soit ni granulée ni fondue sous une forme fluide, maissoit en quelque sorte simplement conglo- mérée et, par conséquent, demeure sur le fond de la chambre de combustion.
Suivant l'invention, pour obvier à cet état de choses, on dispose au-dessus et avantageusement aussi en- dessous des entrées de combustible des entrées d'air secon- daire braquées sur le centre de la flamme et munies de dis- positifs de réglage. Par ce moyen on peut rapprocher davan- tage du fond de la chaudière le centre de la flamme en pro- dui sant un souffl.age énergique à travers-les tuyères à air supérieures, de manière que le fond de la chaudière soit chauffé plus énergiquement et que la scorie fonde et s'écoule @
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de manière sûre.
Inversement, en produisant un soufflage éner- gique à travers les entrées d'air inférieures, il est possible d'écarter du fond le centre de la flamme., de manière que la scorie granulée ne se conglomère plus et tombe dehors libre- ment, tandis que l'air introduit aide lui-même la granulation.
Les dessins annexés représentent un exemple d'exé- cution de l'invention. Dans les dessins : Fig. 1 est une coupe verticale de la chaudière;
Fig. 2 est une coupe horizontale suivant la ligne a-b de la fig.1;
Fig. 3 est une coupe partielle suivant la ligne e-f de la fig.l;
Fig. 4 est une coupe partielle suivant la ligne c-d de la fig.2.
La chaudière est constituée par les chambres de combustion 1 et 2 qui sont délimitées par des tubes d'eau 3 et 4. On injecte le charbon pulvérisé à travers des brê- leurs 5 dont les ajutages sont divisés en un grand nombre de tuyères à combustible 5a par des cloisons creuses rapportées intérieurement., de sorte que le combustible entre dans la chambre de combustion 2 à l'état bien réparti. Les tuyères à combustible sont entourées de la manière usuelle par des en- trées d'air secondaire 6 qui introduisent l'air secondaire entre les jets de combustible. Les tubes d'eau 3 sont enrou- lés hélicoldalement autour de l'axe central de la chambre de combustion en laissant libre, dans le bas, un trou 7 pour l'écoulement de la scorie; ils constituent une cuvette qui entoure à peu près sous forme d'un hémisphère le point de ren- contre des jets de combustible.
Les tubes d'eau 3 sont alimen- tés d'eau de préférence à leurs extrémités inférieures par une pompe non représentée, et l'eau les parcourt de bas en haut en se vaporisant. Le tapissage de tubes de la chambre de' @
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combustion 2 est interrompu aux endroits où. les brûleurs le traversent, les spires tabulaires étant en ces endroits ar- quées vers l'extérieur en boucles 8. Pour tenir compte de l'augmentation de volume,, due à la vaporisation de l'eau, les tubes 3 sont reliés par leurs extrémités, supérieures à un distributeur 9 qui répartit entre un plus grand nombre de tubes 4 le mélange de vapeur et d'eau entrant dans le distributeur.
La paroi des chambres de combustion est resser- rée en 10, au-dessus de l'entrée de combustible et en cet endroit sont montées des tuyères à air secondaire 12 qui amè- nent au combustible ascendant un supplément d'air comburant de manière qu'il puisse brûler complètement dans la chambre de combustion 1. Au-dessus du centre de la flamme sont aussi disposées des tuyères à air secondaire 11 braquées sur le centre des flammes. La quantité d'air comburant amenée par les bâches à air 6 ou par les tuyères à air 11 et 12 peut être va- riée à l'aide de papillons réglables 13-13 de façon à corres- pondre au combustible employé. En outre, on peut rapprocher du fond de la cuvette le centre de la flamme en produisant un soufflage énergique à travers les tuyères 11.
Dans le cas où une partie de la chaleur destinée à la chaudière doit être transmise aux tubes d'eau par con- duction, ceux-ci peuvent se raccorder à des tubes 16 étalés perpendiculairement au tirage de la chaudière. En-dessous du fond de la chambre de combustion sont disposées des consoles 17 supportant ce fond et, partant, tout le revêtement des chambres de combustion. Le tapissage de tubes des chambres de combustion est garni d'une couche isolante 18, de la ma- nière usuelle, et toute la chaudière est entourée d'une en- veloppe 19. A l'intérieur de cette enveloppe est aussi po- sée la conduite d'amenée d'air secondaire 20. En-dessous du trou à scorie 7 est disposé un collecteur de scorie 22 qui
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peut être rempli d'eau, de manière connue, pour produire un saisissement de la scorie.
Pour le fonctionnement de la chau- dière il faut prendre en considération que lors de la mise en train les particules de scorie tombant de la flamme se dépo- seront d'abord sur les spires tubulaires de la cuvette. La transmission de chaleur aux tubes d'eau s'en trouve diminuée, de sorte qu'il s'établit une température de combustion plus élevée. Cet état de choses se prolonge jusqu'à ce que les tubes d'eau ne soient plus capables d'évacuer la quantité de chaleur rayonnée sur la scorie, de sorte que l'excédent de chaleur est alors absorbé par la scorie elle-même qui, de ce fait, fond pour s'écouler finalement.
Pour le cas où la tempé- rature de la chambre de combustion s'élèverait trop aux abords du fond à scorie, il est encore prévu des tuyères à air 21 à l'aide desquelles on peut amener de l'air de refroidissement entre le fond et le centre de la flamme et écarter du fond de la cuvette le centre de la flamme.
La nouvelle chaudière est indépendante, dans une notable mesure, de la nature du charbon à brûler dans le foyer et son fonctionnement est sûr même sous un régime de charges très variables. Elle convient particulièrement bien pour les modes de vaporisation modernes à circulation forcée de l'eau de la chaudière dans les tubes d'eau, en circuit fermé ou en circuit ouvert. Sa fabrication est simple et n'exige qu'une faible dépense en matériaux.
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