BE510821A

BE510821A -

Info

Publication number: BE510821A
Authority: BE

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  PERFECTIONNEMENTS AUX FOYERS CYCLONES. 



   Cette invention concerne les foyers cyclones et vise plus par- ticulièrement à supprimer les inconvénients résultant des dépôts solides qui se forment aux endroits où la fluidité devrait être maintenue. Normale-   ment  une chambre de combustion secondaire est établie pour recevoir la dé- charge de la chambre du foyer cyclone et fréquemment pour diverses raisons, plusieurs foyers cyclones sont associés à une seule chambre de combustion secondaire.

   L'une des raisons pour lesquelles on emploie plus d'un foyer cy- clone est que la capacité et les dimensions d'un foyer cyclone ne peuvent . pas dépasser certaines limites; une autre raison est que la marche à charge partielle est rendue plus aisée, et une troisième raison est que pour une vitesse donnée à l'entrée,un foyer cyclone de moindre diamètre développe une plus grande force centrifuge qu'un autre de diamètre plus grand.

   Ordi- nairement, la chambre de combustion secondaire est suivie d'une chambre de rayonnement refroidie par circulation de fluide, et les chambres de foyers cyclones, ainsi que la chambre de combustion secondaire, qui sont aussi refroidies par circulation de fluide, sont établies de manière qu'à pleine charge, la scorie y reste à l'état liquide, tandis que dans la chambre de rayonnement les gaz se trouvent à une température inférieure au point de fusion de la scorie. Ordinairement, la scorie liquide venant des chambres de foyers cyclones est dirigée dans la chambre de combustion secondaire,   d'où   elle est évacuée par une sortie ménagée dans le fond.

   L'inconvénient qui se présenté alors, est que lorsque le foyer fonctionne à faible charge partielle, la totalité de la chambre de combustion secondaire ne peut plus être maintenue à une température dépassant le point de fusion de la scorie, de telle sorte que la scorie cesse de couler et de s'évacuer si elle atteint le fond de la chambre de combustion secondaire à une certaine distance de la sortie de scorie. 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 



   Lorsqu'il est fait usage d'un dispositif d'évacuation approprié pour la scorie, on peut remédier à cet inconvénient en disposant les foyers cyclones de manière qu'ils débitent de haut en bas vers le fond ou sol de la chambre de combustion secondaire. Toutefois, d'autres inconvénients peu- vent en résulter, du fait que le fonctionnement d'un foyer cyclone à axe vertical et circulation'descendante tend à être défectueux, parce que, en cas de réduction de l'allure du feu et de la vitesse de tourbillonnement, le combustible a tendance à descendre en hélice à pas rapide vers le fond de la chambre de combustion. 



   Une autre difficulté provient de ce que quand l'air secondaire d'une part et l'air primaire et le combustible d'autre part sont introduits tangentiellement dans une zone d'admission d'une chambre de foyer cyclone, le combustible est sujet à s'agglomérer et à se déposer 'dans une région si- tuée en face de l'entrée de l'air primaire et du combustible, sur la paroi périphérique de la chambre et à entraver ainsi le mouvement de tourbillon- nement. 



   La présente invention a pour objet un foyer cyclone agencé pour se décharger de haut en bas vers le fond d'une chambre de combustion secon- daire, qui est pourvu d'un dispositif pour introduire du combustible et de l'air dans la partie inférieure de la chambre du foyer cyclone, tandis que la partie supérieure de cette dernière se rétrécit vers le   haut.   



   L'invention a aussi pour objet un foyer cyclone avec introduc- tion d'air primaire et de combustible ainsi que d'air secondaire dans la chambre du foyer cyclone, dans lequel des conduits pour l'admission respec- tivement d'air primaire et de combustible et d'air secondaire débitent dans la même zone de la chambre du foyer cyclone, le conduit pour l'admission d'air secondaire étant dirigé de façon à débiter tangentiellement ou à peu près tangentiellement à la périphérie de la chambre du foyer cyclone,

   tan- dis que le conduit d'admission d'air primaire et de combustible débite dans la chambre du foyer sous un angle agiu par rapport   à   la tangente à la péri- phérie de la chambre du foyer cyclone à l'extrémité de sortie du conduit et dirige le courant d'air primaire et de -combustible vers le courant d'air secondaire qui balaie la périphérie de la chambre du foyer cyclone en un endroit qui par rapport à la sortie du conduit d'admission d'air secondaire, est décalé dans le sens du tourbillonnement, d'une distance correspondant à un arc de notable amplitude. 



   L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec réfé- rence aux dessins annexés, dans lesquels : 
Fig. 1 est une coupe verticale montrant une chambre de combus- tion secondaire, des chambres de foyers cyclones de deux groupes et la partie inférieure d'une chambre de rayonnement; 
Fig. 2 est une coupe verticale suivant la ligne I-I de la Fig. l, prise dans le sens des flèches; .Fig. 3 est une coupe suivant un plan renfermant l'axe longitudi- nal de l'un des foyers cyclones et montrant ce foyer à plus grande échelle que la Fig. l, et 
Fig. 4 est une coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la Fig. 3. 



   Comme le montrent les Figs. 1 et 2, six foyers cyclones similai- res 1 sont disposés en deux groupes, comprenant chacun trois foyers cyclones disposés en une rangée, les groupes étant situés des deux côtés d'une cham- bre de combustion secondaire 3 vers le fond 2 de laquelle ils débitent de haut en bas. Le fond 2 comprend deux parties semblables inclinées de haut en bas en sens opposés vers des bouches d'écoulement de scorie respectives 4, situées sur les côtés opposés de la chambre de combustion secondaire. 



  Comme le montre la Fig. 2, chaque moitié du fond de cette chambre a une for- me ondulée, étant constituée par une série d'auges ou de gouttières ouver- tes disposées chacune en dessous d'un foyer cyclone et inclinées vers les 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 bouches d'écoulement de scorie correspondantes. L'axe longitudinal de chaque foyer cyclone a une inclinaison de 55  approximativement et est approximati- vement perpendiculaire au fond de la gouttière correspondante. Chaque bouche d'écoulement 4 descend sous la surface de l'eau 5 qui se trouve dans un bas- sin 6, de telle sorte que la chambre de combustion secondaire, qui fonction- ne sous pression, est isolée hermétiquement de l'atmosphère. Dans chacun des bassins 6 se trouve un transporteur racleur 7 ou l'équivalent; pour évacuer les particules de scories solides.

   Les parois de la chambre de combustion secondaire 3 et celles d'une chambre de rayonnement 8 s'élevant verticale- ment au-dessus de la chambre de combustion secondaire'sont garnies de tubes vaporisants raccordés d'une manière appropriée au système circulatoire d'u- ne chaudière tubulaire dont on n'a représenté que les tubes 9. Ainsi, les tubes 9 partant des distributeurs-9' d'où ils s'élèvent verticalement, gar- nissent deux parois latérales opposées de la chambre de combustion secon- daire, ainsi que les parties en surplomb à travers lesquelles les foyers   cy-   clones débitent et les parois latérales correspondantes de la chambre de rayonnement.

   Quelques-uns des tubes 9 s'étendent, en des parties intermé- diaires de leur longueur recouvertes de matières réfractaires, en travers de la sortie de la chambre de combustion intermédiaire, pour former un écran tubulaire 10. 



   Le fonctionnement des foyers cyclones à charge partielle est par- ticulièrement difficile si le combustible est séché par l'air ou les gaz de combustion dans les broyeurs de charbon, et les gaz de séchage, en même temps que la poussière entraînée, sont envoyés dans la chambre de combustion secon- daire, de telle sorte que celle-ci est refroidie par les gaz.

   On peut éviter ce refroidissement en introduisant les gaz à la sortie de la chambre de com- bustion secondaire ou à l'entrée de la chambre de rayonnement et, comme c'est représenté sur la Fig. 1, deux conduits réfractaires 11, pourvus chacun d'un certain nombre de tuyères de décharge réparties longitudinalement 12 et pro- tégés contre la chaleur de la chambre de combustion secondaire par les tubes de l'écran tubulaire 10, s'étendent le long des côtés opposés de la chambre de rayonnement 8 entre ces tubes et les tubes 9 des parois de la chambre de -rayonnement. Pendant la marche, les gaz de séchage sont envoyés aux conduits 11 et sont déchargés par les tuyères 12, dirigées vers l'intérieur, dans les gaz de combustion à l'extrémité inférieure de la chambre de rayonnement.

   De cette manière les gaz qui pénètrent dans cette dernière sont refroidis à la fois par l'écran tubulaire 10 et par les gaz de séchage ajoutés, tandis que le refroidissement de la chambre de combustion secondaire est évité. 



   Pendant le fonctionnement, les gaz venant de chaque foyer cyclo- ne en action, frappent le fond de la chambre de combustion au-dessous du foyer avant de s'élever dans la chambre de rayonnement 8. La scorie sur la partie du fond au-dessous du foyer cyclone est par conséquent maintenue en fusion et comme cette partie a la forme d'une gouttière, on évite le danger que- la pression de la flamme puisse refouler la-scorie liquide latéralement dans une région plus froide ayant une température inférieure au point de fu- sion de la scorie. 



   Comme le montrent les Figs. 3 et 4, chaque foyer cyclone 1 com- porte une partie inférieure cylindrique 20 et une partie supérieure 21 coni- que vers le haut. La paroi inférieure 22 du foyer cyclone est pourvue d'un goulet de sortie des gaz 14 en forme de tuyère, comprenant une partie conver- gente interne et une partie divergente externe, et d'une sortie de scorie 16, la paroi inférieure et la tuyère étant formées d'une manière connue, par des tubes vaporisants couverts de matière réfractaire. Les parois périphé- riques du foyer cyclone sont formées par des tubes de refroidissement   vapo-   risants 23 couverts de matière réfractaire 24, d'une couche externe de ma- tière isolante 25 et d'une enveloppe 26 étanche aux gaz.

   Comme c'est repré- senté sur la Fig. 1, la sortie de scorie 16 est disposée immédiatement au- dessus d'une bouche d'écoulement de scorie 4 de telle sorte que la scorie qui s'écoule de la chambre de foyer cyclone peut tomber à travers   la.cham-   bre de combustion secondaire directement dans la bouche d'écoulement. 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 



   Des mesures sont prises pour amener l'air primaire et le combus- tible et l'air secondaire dans la partie inférieure 20 du foyer cyclone. Com- me c'est représenté, deux conduits 13 et 13' amènent l'air primaire et le combustible en des points diamétralement opposés de la chambre du foyer et deux conduits 15 et 15' amènent de l'air secondaire en deux points diamétra- lement opposés de la chambre du foyer immédiatement derrière les sorties des condùits 13 et 13'respectivement dans le sens du tourbillonnement et tan- gentiellement par rapport à la périphérie de la chambre.

   Chaque conduit 13 ou 13' pour l'admission d'air primaire et de combustible est, comme c'est représenté, établi de manière à débiter dans la chambre du foyer cyclone sous un angle aigu par rapport à la tangente à la périphérie de la chambre du foyer à l'extrémité de décharge du conduit, et à diriger le courant d'air primaire et de combustible vers le courant d'air secondaire venant des con- duits 15, 15',en un point décalé par rapport à la sortie de ceux-ci dans la direction du tourbillonnement, d'un arc de longueur notable. De cette ma- nière le combustible commence à brûler et l'air est chauffé avant que le com- bustible ne se rapproche de la paroi périphérique et soit entraîné sur cette paroi dé la chambre de foyer cyclone par l'air secondaire, de telle sorte que les dépôts de combustible sur la paroi sont évités.

   En réalité,les con- duits 13 et 13' sont établis de façon à débiter tangentiellement ou à peu près tangentiellement à la surface externe du goulet d'échappement des gaz 
14 ou bien, comme c'est représenté, tangentiellement à un court prolongement imaginaire de cette surface. Lorsque les conduits 13,13' et 15, 15' sont disposés dans la région du goulet de sortie, la disposition décrite des con- duits 13 et 13' donne lieu au plus grand angle possible entre l'axe des con- duits et les tangentes à la périphérie de la chambre du foyer aux points d'en- trée. 



   Le courant de combustible et d'air tourbillonnant, en combustion ne peut pas passer directement dans le goulet de sortie 14, mais s'élève le long des parties cylindrique et conique de la chambre du foyer avant de des- cendre et de s'échapper par le goulet de sortie à unegrande vitesse. Lors- que le courant atteint la partie conique 21 de la chambre du foyer, la force centrifuge augmente à mesure qu'augmente   la'courbure,   ce qui'fait que la force centrifuge exerce une action dominante dans la conduite du mouvement des particules de combustible; de telle sorte qu'elles sont élevées à une hauteur suffisante dans la chambre du foyer cyclone et que la décharge acci- dentelle de petites particules dans la chambre de combustion secondaire est au moins limitée.

   La force centrifuge dans la partie conique de la chambre du foyer tend à refouler la scorie de haut en bas, sur la surface de cette partie de la chambre. 



   Le goulet de sortie en forme de tuyère 14 est établi de façon à éviter d'une part qu'il ne soit traversé par le combustible fraîchement ame- né dans la chambre du foyer et à réduire, d'autre part, au minimum la chute de pression due à la détente et à la turbulence du gaz en tourbillonnement qui passe dans le goulet pour se rendre dans la chambre de combustion secon- daire. 



   Des particules de combustible peuvent, il est vrai, se rassembler à l'extrémité supérieure 17 de la partie conique du foyer cyclone, mais ces particules peuvent être   brûlées   par une addition d'air ou d'oxygène, tandis qu'un courant d'air suffisamment puissant empêche les particules de   s'accu-   muler. 



   Si on le désire, la chambre de combustion secondaire 3-peut éga- lement être divisée par une paroi continue ou discontinue partant verticale- ment du faite du fond de cette chambre. Toutefois, un écoulement optimum de scorie dans la chambre de combustion secondaire est obtenu sans cette paroi. 



   Un écoulement de scorie même meilleur peut être obtenu si les deux groupes de gouttières sont inclinés de haut en bas de part et d'autre et vers une bouche d'écoulement de scorie commune centrale, car la bouche d'écoulement se trouve alors à l'intérieur de l'aire couverte par la flamme. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



   Si la chambre de combustion secondaire n'est pas trop large., il est avantageux qu'aux charges partielles, elle soit chauffée par'les côtés opposés. 



  REVENDICATIONS. la Foyer cyclone débitant de haut en bas vers le fond d'une chambre de combustion secondaire, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour amener du combustible et de l'air dans une partie inférieure de la chambre de foyer cyclone, tandis qu'une partie supérieure de la   cham-   bre du foyer cyclone se rétrécit vers le haut.

Claims

2.- Foyer cyclone suivant-la revendication 1, caractérisé en ce que des dispositions sont prises pour introduire de l'air additionnel au sommet de la chambre du foyer cyclone.

3.- Foyer cyclone suivant les revendications 1 ou 2,caractéri- sé en ce que la sortie des gaz du foyer cyclone se fait par un goulet con- formé comme une tuyère convergente-divergente.

4.- Foyer cyclone suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes,caractérisé en ce que des conduits pour amener respectivement l'air primaire et le combustible et l'air secondaire sont établis de maniè- re à débiter dans la partie inférieure de la chambre du foyer cyclone, le conduit destiné à amener l'air secondaire étant dirigé de façon à débiter tangentiellement ou à peu près tangentiellement par rapport à la périphérie de la chambre du foyer cyclone, tandis que le conduit destiné à amener l'air primaire et le combustible est disposé de façon à débiter dans la chambre du foyer, sous un angle aigu par rapport à la tangente à la périphérie de la chambre du foyer cyclone à l'extrémité de décharge du conduit,

et à diri- ger le courant d'air primaire et de combustible vers le courant d'air secon- daire balayant la périphérie de la chambre du foyer cyclone, en un point dé- calé par rapport à la sortie du conduit d'admission d'air secondaire, dans la direction du tourbillonnement, d'un arc de longueur notable.

5.- Foyer cyclone dans lequel des dispositions sont'prises pour amener l'air primaire et le combustible et de l'air secondaire à la chambre du foyer cyclone, caractérisé en ce que des conduits destinés à amener res- pectivement l'air primaire et le combustible et de l'air secondaire sont é- tablis de manière à débiter dans la même zone de la chambre du foyer cyclo- ne, le conduit d'amenée de l'air secondaire étant dirigé de façon à débiter tangentiellement ou à peu près tangentiellement par rapport à la périphérie de la chambre du foyer cyclone, tandis que le conduit d'amenée de l'air pri- maire et du combustible est établi de façon à débiter dans la chambre de foyer sous un angle'aigu par rapport à la tangente à la périphérie de la chambre du foyer cyclone à l'extrémité de sortie du conduit,

et à diriger le courant d'air primaire et de combustible vers le courant d'air secondai- re qui balaie la périphérie de la surface du foyer cyclone, pour l'amener en un point décalé d'un arc d'amplitude notable, dans la direction du tour- billonnement,, par rapport à la sortie du conduit qui amène l'air secondaire.

6.- Foyer cyclone, suivant les revendications 4 ou 5, caractéri- sé en ce que le conduit qui amène l'air secondaire est situé immédiatement derrière le conduit d'admission de l'air primaire,et du combustible dans le sens du tourbillonnement.

7.- Foyer cyclone, suivant les revendications 4, 5 ou 6, carac- térisé en ce que le conduit destiné à amener l'air primaire et le combusti- ble est dirigé de façon à débiter tangentiellement ou à peu près tangentiel- lement à la surface extérieure ou à un court prolongement imaginaire de la surface extérieure d'un goulet d'échappement des gaz.

8.- Foyer cyclone, suivant l'une ou l'autre des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'il est pourvu de paires de conduits réparties cir- conférentiellement pour l'introduction d'air primaire et de combustible, et d'air secondaire respectivement. <Desc/Clms Page number 6>

9. - Foyer cyclone suivant .l'une, ou l'autre dès''revendications 1 à 4, caractérisé en ce., qu'il est constitué par une série de foyers cyclo- nes élémentaires semblables débitant dans la chambre, de combustion secôn- daire dont le fond sous chaque foyer cyclone est établi sous la forme d'une auge ou gouttière ouverte inclinée de haut en bas vers une sortie de scorie de la chambre de combustion secondaire. ' 10.- Foyer cyclone suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la sortie de scorie de la chambre de combustion secpndaire se trouve verticalement en dessous d'une sortie de scorie de la chambre de foyer cy- clone.

' 11.- Foyer cyclone suivant les revendications 9 ou la, caracté- risé en ce qu'une série de gouttières sont inclinées de haut en bas vers une bouche d'écoulement de scorie, commune allongée,' formant une garde hy- draulique étanche à l'air en se prolongeant de haut en bas dans un bassin d'eau pourvu d'un transporteur racleur ou un dispositif 'équivalent s'éten- dant parallèlement à la sortie de la bouche d'écoulement. , 12.- Foyer cyclone suivant la revendication Il,;

caractérisé en ce que deux groupes de foyers cyclones sont disposés respectivement sur les côtés opposés de la chambre de combustion-secondaire et deux groupes de gouttières sont inclinées de haut en bas.de part et'd'autre d'une bouche d'écoulement de scor.ie et vers cette bouche..

13. - Foyer cyclone suivant la revendication 11, caractérisé en ce que deux groupés de foyers cyclones sont disposés'respectivement sur les côtés opposés de la chambre de combustion secondaire et deux groupes de gout- tières sont inclinées de haut'en bas en sens ,opposés respectivement vers deux bouches d'écoulement de scorie'formant chacune une garde hydraulique étanche à l'air en se prolongeant de haut en bas dans un bassin d'eau pour- vu d'un transporteur racleur ou dispositif équivalent s'étendant parallèle- ment à la sortie des bouches d'écoulement.

14.- Foyer cyclone suivant, la revendication ,13, caractérisé en ce que la chambre de combustion secondaire est divisée ..par une cloison cen- trale parallèle aux sorties des bouches d'écoulement de scorie.

1-5.- Foyer cyclone suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un agent de séchage gazeux venant du dis- positif de broyage du combustible du foyer cyclone est introduit, en même temps que de la poussière ou du pulvérisé entraîné, dans la chambre de com- bustion secondaire près de la sortie de celle-ci ou'dans la chambre de rayon- nement près de son entrée proche de la chambre de.combustion secondaire.

16.- Foyer cyclone suivant la revendication 1, disposé et desti- né à fonctionner en substance comme décrit ci-dessus avec référence' aux des- sins annexés. en annexe 3 dessins.