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PROCEDE DE COMBUSTION DE COMBUSTIBLES PEU VOLATIIS
Cette invention concerne une méthode de combustion, applicable en particulier aux combustibles diffi- ciles à enflammer, comme par exemple ceux qui sont à faible teneur en matières volatiles.
Quand, dans un foyer, on brûle des charbons à faible teneur en matières volatiles en suspension dans un courant d'air, il est d'usage d'augmenter la proportion com- bustible/air afin d'obtenir un mélange relativement riche. On l'a fait parce qu'on a trouvé que la vitesse de propagation de la flamme est plus lente pour des combustibles à basse teneur en matières volatiles que pour ceux à haute teneur,
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et qu'une notable diminution de l'air de transport des combustibles à basse teneur augmente la vitesse de com- bustion. La réduction de la quantité d'air de transport dimi- nue la vitesse à laquelle le combustible circule dans le foyer, ce qui compense la moindre vitesse de combustion.
L'air de transport doit également être chauffé par la combus- tion du charbon jusqu'à la température d'allumage de celui- ci, et la quantité réduite d'air demande moins de temps pour le chauffage, ce qui compense la plus grande lenteur de combustion. On a trouvé également qu'une amélioration de la vitesse de combustion peut être obtenue en chauffant au préalable l'air de transport.
Même les moyensci-dessus ne sont pas satisfaisants quand on brûle certains anthracites à faible teneur en matières volatiles, parce que l'air primaire doit être dimi- nué jusqu'à une quantité qui est approchante, ou même légè- rement au-dessous de celle qui est nécessaire pour obtenir un fonctionnement satisfaisant du broyeur destiné à pulvé- riser le combustible, d'où il résulte que l'air insufflé dans le broyeur est insuffisant pour entraîner de façon satisfai- sante le combustible broyé.
D'autre part, la quantité d'air primaire nécessaire pour extraire du broyeur les combustibles à faible teneur en matières volatiles serait trop forte pour allumer conve- nablement le combustible. Quand on emploie une quantité d'air qui dépasse les limites satisfaisantes pour l'inflam- mation, une des méthodes employées consiste à séparer le mélange air-combustible, entre le broyeur et le brûleur, en deux parts, dont l'une est relativement riche, l'autre relativement pauvre en combustible.
La partie riche en
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combustible est envoyée au brûleur et dans le foyer, et la partie pauvre à une busette qui le dirige dans le foyer pour le mélanger au courant riche à un endroit où le combus- tible a déjà atteint un degré d'inflammation satisfaisant* Cette séparation exige une installation spéciale entre le broyeur et le brûleur, ou bien à l'intérieur du brûleur.
Un des buts de la présente invention est de surmonter les difficultés qui viennent d'être énoncées, en fournissant des moyens meilleurs et une nouvelle méthode de combustion des produits à faible teneur en matières volatiles.
Sur les plans :
La figure 1 est une coupe verticale .par le foyer d'un générateurde vapeur sur lequel se trouve le dispositif constituant l'essentiel de l'invention.'
La.figure 2 est une vue agrandie d'un brûleur de la fig.l et de la busette auxiliaire d'air qui y est jointe.
La figure 3 est une coupe partielle du foyer selon la ligne 3/3 de la fig. 2, et montrant les busettes auxiliai- res d'air.
Sur la figure 1, la chambre 10 fait partie d'un générateur de vapeur qui comprend les écrans 12, qui recou- vrent les quatre parois du foyer, un faisceau vaporisateur .
13, un. économiseur 14 et un surchauffeur 15. Le combustible pulvérisé est introduit dans le foyer au travers de la voûte 16 au moyen des brûleurs 17. Il y a généralement une série de tels brûleurs alignés. Le combustible A s'écoule vers le bas, tout en brûlant à l'intérieur du foyer, et quand le mélange combustible/gaz arrive au fond, il décrit un U sui-. vant la courbe 18 et remonte à travers le foyer suivant les tubes formant écran 19, le surchauffeur 15, le faisceau
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de convection 13 et l'économiseur 14, jusqu'à l'évacuation 20.
Adjacentes aux brûleurs 17 se trouvent des busettes 21 dirigeant un jet d'air B vers le bas au travers de la voûte 16 en un courant sensiblement parallèle au courant de combustible venu des brûleurs. Les busettes 21 sont re- liéesà une gaine d'air 22 par laquelleelles sont alimen- tées en air sous pression. Les brûleurs 17 peuvent compor- ter des arrivées d'air secondaire 23 entourant les busettes d'air primaire et de combustible 24, ces arrivées d'air se- condaire pouvant être alimentées à partir de la gaine 22 par une liaison 25 réglée par un registre.
Dans le mur de façade 26 du foyer 10, il peut y avoir des arrivées,d'air supplémentaires 27 destinées à fournir l'air complémentaire nécessaire à la combustion quand le courant de combustible A passe devant elles dans son mouvement descendant. A travers le mur arrière 28 du foyer 10 se trouvent des busettes 29 destinées à introduire l'air complémentaire dans le foyer, busettes alimentées par la gaine 30.
On a découvert qu'en éloignant lesbusettes d'air 21 suffisamment des busettes de brûleurs 24, de façon que les jets adjacents d'air B et de combustible A soient sé- parés, mettons de 60 cm. environ, et de façon que le courant d'air B des busettes 21 pénètre à une vitesse sensiblement supérieure à celle du courant de combustible A issu des busettes 24, il se produit un phénomène d'entraînement tel que les gaz C immédiatement au-dessous de la voûte 16 par où sont envoyés les jets de combustible A sont appelés vers les jets d'air B et traversent les jets adjacents\de
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combustible A.
Ce mouvement d'entraînement suffit à déter- miner un courant vers le haut des gaz entre les courants de combustible A et le mur de façade 26., Ainsi que le mon- . trent les flèches de la figure 1, le courant C vers le haut comprend du charbon enflammé.provenant des couches exté- rieures du flot A, et peut comprendre également une partie de l'air issu.de la gaine supérieure d'air 27'adjacente si- tuée contre le mur de façade.
Non seulement ce charbon enflammé et les gaz C préle- vés sur le flot de combustible A sont extrêmement chauds, mais également l'air qui s'y joint s'échauffeconsidérable- ment en raison de la chaleur du foyer et de :la part qu'il prend dans la combustion. Ainsi, étant donné que le mélange des deux traverse les Jets de combustible adjacents A au- dessous de la. voûte 16, cela ajoute une sensible quantité de chaleur aux jets de combustible A entrant, et accélère 'ainsi l'inflammation du combustible..
On a découvert qu'en brûlant les combustibles à faible teneur en matières volatiles comme l'anthracite, il est difficile de maintenir l'inflammation à faible dis- tance du brûleur,même avec une faible quantité d'air pri- maire, sans utiliser l'air arrivant par les busettes 21.
. Quand on injecte l'air par les busettes 21 à une vitesse re- lativement élevée et qu'on crée les courants transversaux précités de combustible enflammé à travers les jets A issus des busettes 24 des brûleurs, l'allumage se fait tout près des busettes de combustible 24, e t il est possible d'aug- menter sensiblement la quantité d'air primaire. En utilisant une grande vitesse pour les jets B par les busettes 21, il est possible d'augmenter la quantité d'air primaire entrant dans le foyer avec .le combustible, jusqu'à atteindre la @
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quantité nécessaire pour entraîner convenablement le com- bustible pulvérisé depuis le broyeur.
De cette façon, le au brûleur combustible peut être injecté directement du broyeur/ et il n'est pas nécessaire d'utiliser des moyens de séparation dans le trajet entre broyeur et brûleurs ou bien dans les brûleurs, afin de réduire la quantité d'air primaire pour enrichir le mélange sortant des brûleurs et réinjecter ensuite en d'autres points le mélange 'charbon-air moins riche séparé au préalable .
A titre d'exemple,'on utilise pour le courant d'air issu des busettes 21 une vitesse d',environ 45 à 60 mètres par sec. tandis que la vitesse du combustible et de l'air primaire issu des busettes 24 est d'environ 10 mètres secon- de.
Evidemment, les jets B d'air à grande vitesse peuvent être produits au moyen de 'jets de vapeur placés au milieu des busettes d'air pour entraîner l'air à la vitesse voulue; ou bien, les jets de vapeur peuvent être seuls utilisés afin d'amener le courant des gaz à pénétrer dans les jets de combustible qui arrivent.
Les busettes 29 pénétrant par le mur arrière 28 du foyer laissent passer des jets d'air à une vitesse relative- ment élevée, qui ont pour résultat de créer une certaine turbulence dans le flot ascendant de gaz-combustible enflam- mé, et de favoriser ainsi la combustion des particules de charbon restantes. Ces jets ont également pour résultat d'a- méliorer le mélange des courants descendants d'air et de combustible issus des busettes 21 et 24, sans nuire à leur direction générale adjacente au mur de façade, ce qui con- tribue à régler la profondeur juscu'à laquelle la partie
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inférieure de la flamme en U descend dans le foyer.
Grâce à la grande vitesse des jets d'air B adjacents aux courants de combustible A, on peut: en amenant des cou- rants chauds C de charbon enflammé et de gaz à passer à travers les jets de combustible issus des brûleurs, provo- quer l'allumage du combustible pratiquement au nez du brû- leur, et par conséquent-utiliser plus efficacement tout le volume de la chambre. Grâce à des jets d'air D à grande vites. se venant de l'arrière en direction du mur de façade, on peut améliorer la turbulence, et obtenir ainsi'une combustion plus rapide, et contrôler le trajet du mélange combustible/ gaz dans le foyer, ces deux actions concourant à mieux utili- ser tout le volume du four.
Comme forme de nez de brûleurs, il est préférable d'en choisir une telle que le courant d'air primaire et de combustible en sorte avec une couche superficielle tur- bulente. L'avantage est que le combustible en turbulence de cette couche superficielle au voisinage .:du mur de fa- çade 26 du foyer se mêlera plus facilement à l'air entrant en 27 et brûlera plus vite pour fournir la chaleur néces- saire à l'inflammation du combustible, qui entre comme décrit superficielle ci-dessus. Dans la forme décrite, cette turbulence/est ob- tenue grâce à la présence dans le nez du brûleur d'un étranglement formant un orifice 32 à bord étroit. De pré- férence, le fond de la busette 24, au-delà de l'orifice 32, eu égard au courant de combustible, s'évasera ainsi qu'il est indiqué sur la figure.
On a décrit à titre d'exemple une application de l'invention avec brûleur type vertical, mais il est bien entendu que l'invention peut s'adapter à des brûleurs du @
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type horizontal ou autres sans se départir de l'esprit de ce qui est revendiqué comme particulier à l'invention.
REVENDICATIONS
1 ) Méthode de combustion du charbon dans un foyer dans lequel l'alimentation en charbon est réalisée par transport dans un courant d'air dont le débit est insuffisant pour assurer la combustion complète du charbon, la méthode consis- tant à accélérer l'allumage en soumettant, à son entrée dans le foyer, le flot d'air et de combustible, à un chauffage direct provoqué par le passage à travers ce flot de charbon enflammé et de gaz, et à provoquer de préférence ce courant de charbon enflammé et de gaz par l'introduction d'air addi- tionnel de combustion dans le foyer dans une direction sensi- blement parallèle à celle du courant de¯combustible, mais à une distance suffisante et à une vitesse nettement plus élevée, afin qu'il rejoigne le courant combustible-air après son point d'inflammation.
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