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La présente invention concerne un foyer à poussier de charbon, particulièrement un foyer cyclone, à évacuation des résidus de combustion avec la scorie s'écoulant de la chambre de fusion revêtue de tubes réfri- gérants, dans lequel le mélange de gaz vehiculant le combustible et l'air secondaire séparé de celui-ci, sont insufflés dans la chambre de fusion en courants dirigés tangentiellement aux circuits de combustion entourant l'axe central de la chambre de fusion.
Suivant que, dans les foyers à poussier de charbon à insuffla- tion directe du combustible des broyeurs dans la chambre de combustion, le séchage du charbon broyé s'effectue dans les broyeurs souffleurs au moyen d'air de combustion préchauffé, de gaz brûlés ou d'un mélange des deux, cet air, ces gaz ou ce mélange pénètrent en tant que gaz véhiculaire du poussier de charbon dans le foyer. Ce gaz véhiculaire influence défavora- blement la combustion et l'allumage du poussier de charbon du fait qu'il entre à des températures de 80 à 130 C seulement dans la chambre de fusion.
Un autre inconvénient du séchage du charbon broyé à l'aide de gaz brûlés, est que ces derniers rendent plus difficile le mélange du combustible avec l'oxygène de l'airo
Suivant la présente invention, on réalise une importante amélioration en divisant le mélange de gaz véhiculaire du combustible en deux courants à densité de poussier et/ou granulométrie différente, ces deux courants étant alors insufflés séparément dans la chambre de fusion dans deux circuits de combustion distincts. Il est avantageux que celui des deux courants présentant la plus grande densité de poussier et/ou la plus forte granulométrie soit dirigé tangentiellement à un circuit de combustion de plus petit rayon tandis que l'autre l'est à un circuit de plus grand rayon.
Ceci a pour résultat de produire près des parois de la chambre de fusion, c'est-à-dire aux endroits de cette chambre les plus intensément refroidis, une circulation d'un mélange de gaz véhiculaires et de poussier à teneur en poussier relativement faible, auquel deux tuyères d'air secondaire ajoutent une quantité d'air de combustion proportionnellement élevée, ce mélange s'allumant et brûlant ainsi très facilement. L'autre courant partiel, lui, circule à l'intérieur de la zone de flammes du courant partiel extérieur et est continuellement allumé par ce dernier. Les particules de combustible non brûlées dans la zone de flammes intérieure, sont projetées vers l'extérieur par la force centrifuge et trouvent dans la zone de flammes extérieure encore suffisamment d'air pour brûler complètement.
L'invention revêt une importance particulière lorsqu'il s'agit de brûler du charbon dans un foyer cyclone, car on sait que, dans ce genre de foyer, il ne se produit qu'un faible rayonnement en retour de la chaleur des parois périphériques sur le combustible qui vient d'entrer.
Suivant l'invention, les deux circuits de combustion peuvent être situés l'un derrière l'autre dans le sens de la trajectoire des flammes, le courant partiel dont la densité de poussier est la plus faible et/ou la granulométrie la plus forte étant alors avantageusement insufflé dans la chambre de fusion avant l'autre courant partiel.
Les courants partiels à densité de poussier et/ou granulométrie différentes peuvent par exemple être obtenus dans des séparateurs de renvoi; dans lesquels les stratifications de matières se produisant lors du renvoi sont maintenues ultérieuremento
D'autres détails de l'invention seront décrits ci-après avec référence au dessin annexé, dans lequel
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La Fig. 1 est une coupe verticale partielle d'une chaudière à rayonnement à foyer cyclone, suivant la ligne a-b de la Fig. 2,
La Figa 2 est une coupe d'un foyer cyclone suivant la ligne c-d de la Fig. 1.
La chaudière à rayonnement est équipée d'une chambre de fusioncyclone 1 délimitée sur toute sa périphérie par des tubes réfrigérants 2 à circulation d'eau qui aboutissent à un collecteur annulaire 3. L'eau venant d'un tambour de chaudière non représenté arrive au collecteur 3 par quatre tubes descendants principaux 5, la conduite annulaire 6 des tubes descendants et un grand nombre de tubes descendants 7 de plus petit diamètre.
Dans la chambre de fusion-cyclone fait saillie la sortie de flammes 8 également faite de tubes réfrigérants. Dans les tubes réfrigérants de la sortie de flammes circule de l'eau d'alimentation.
Les tubes réfrigérants 2 de la chambre de fusion-cyclone se prolongent dans la chambre de rayonnement 4 pour aboutir plus loin à un collecteur intermédiaire non représenté où se produit une première séparation de l'eau du mélange vapeur-eau. Tandis que la vapeur chemine par des tubes montants vers le tambour de la chaudière, l'eau redescend par les tubes descendants 9 dans le collecteur annulaire 3.
Entre les tubes réfrigérants 2 et les tubes descendants 9 est intercalée une paroi 22 en matériaux réfractaires comme la chamotte, etc.
De plus, la chambre de fusion-cyclone et la chambre de rayonnement sont encore entourées par une couche isolante 10 délimitée vers l'extérieur par une paroi de tôle 11.
Le mélange gaz véhiculaires-combustible pénètre dans la chambre de fusion-cyclone 1 par deux tuyères de combustible 12 et 13 et l'air de combustion par les tuyères d'air secondaire 14 des carneaux d'air secondaire 15. La tuyère de combustible 12 insuffle un courant de gaz véhiculairespoussier l6 à faible densité de poussier, légèrement incliné et dirigé tangentiellement à un circuit de combustion 17, tandis que la tuyère de combustible 13 insuffle un courant de gaz véhiculaires-poussier 18 à plus forte densité et dirigé tangentiellement à un circuit de combustion 19. Les gouttelettes de scorie se formant lors de la combustion sont projetées par la force centrifuge vers l'extérieur sur les parois de la chambre de fusion, d'où elles tombent sur le fond tubulaire 20 refroidi par de l'eau d'alimentation,
pour être évacuées de la chambre de fusion par l'ouverture de sortie 21. Les gaz brûlés sortent de la chambre du cyclone par la sortie de flammes 8 et pénètrent dans la chambre de rayonnement 4, d'où ils arrivent dans les autres parties de la chaudière où sont montées les surfaces de chauffage complémentaires telles que surchauffeur, préchauffeur d'eau d'alimentation et préchauffeur d'air.
Bien que, dans ce qui précède, l'invention ait été décrite en relation avec une chambre de fusion cyclone d'une chaudière à vapeur à rayonnement, elle n'est pas limitée à cette utilisation. Elle peut être utilisée avec autant de succès pour la combustion de charbon dans une installation tubulaire de chauffage pour gaz ou vapeur. Enfin, elle n'est pas limitée au chauffage au charbon, mais elle peut aussi être utilisée pour chauffer au moyen d'autres combustibles solides, par exemple de la liqueur noire épaissie.
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The present invention relates to a coal dust hearth, particularly a cyclone hearth, with evacuation of combustion residues with the slag flowing from the melting chamber lined with cooling tubes, in which the mixture of gases conveying the fuel and the secondary air separated from it, are blown into the melting chamber in streams directed tangentially to the combustion circuits surrounding the central axis of the melting chamber.
Depending on whether, in coal dust hearths with direct blowing of the fuel from the crushers into the combustion chamber, the crushed coal is dried in the blower mills by means of preheated combustion air, burnt gases or from a mixture of the two, this air, these gases or this mixture enters as a carrier gas from the coal dust into the hearth. This carrier gas has an unfavorable influence on the combustion and ignition of the coal dust because it enters the melting chamber at temperatures of 80 to 130 C only.
Another disadvantage of drying crushed coal with flue gases is that the latter make it more difficult to mix the fuel with the oxygen in the air.
According to the present invention, a significant improvement is achieved by dividing the gas mixture carrying the fuel into two streams with different dust density and / or particle size, these two streams then being blown separately into the melting chamber in two separate combustion circuits. . It is advantageous that the one of the two streams having the greater dust density and / or the largest particle size is directed tangentially to a combustion circuit of smaller radius while the other is directed to a circuit of larger radius.
This has the result of producing near the walls of the melting chamber, that is to say at the most intensely cooled places of this chamber, a circulation of a mixture of carrier gases and dust with a relatively low dust content. , to which two secondary air nozzles add a proportionately high quantity of combustion air, this mixture igniting and burning very easily. The other partial current circulates inside the flame zone of the external partial current and is continuously ignited by the latter. The unburned fuel particles in the inner flame zone are thrown outwards by centrifugal force and find in the outer flame zone still sufficient air to burn completely.
The invention is of particular importance when it comes to burning coal in a cyclone hearth, because it is known that, in this type of hearth, only a weak return radiation of the heat from the peripheral walls occurs. on the fuel that has just entered.
According to the invention, the two combustion circuits can be located one behind the other in the direction of the trajectory of the flames, the partial current of which the dust density is the lowest and / or the particle size the highest being then advantageously blown into the melting chamber before the other partial stream.
Partial streams with different dust density and / or particle size can for example be obtained in return separators; in which the stratifications of materials occurring on return are subsequently maintained
Further details of the invention will be described below with reference to the accompanying drawing, in which
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Fig. 1 is a partial vertical section of a radiant cyclone furnace boiler, taken along line a-b in FIG. 2,
Figa 2 is a section of a cyclone hearth along the line c-d of Fig. 1.
The radiant boiler is equipped with a melting cyclone chamber 1 delimited on its entire periphery by cooling tubes 2 with water circulation which lead to an annular collector 3. The water coming from a boiler drum, not shown, arrives at the manifold 3 by four main descending tubes 5, the annular pipe 6 of the descending tubes and a large number of descending tubes 7 of smaller diameter.
In the melting-cyclone chamber protrudes the flame outlet 8 also made of cooling tubes. Feed water circulates in the refrigerant tubes of the flame outlet.
The refrigerant tubes 2 of the melting-cyclone chamber extend into the radiation chamber 4 to lead further on to an intermediate collector, not shown, where a first separation of water from the vapor-water mixture takes place. While the steam travels through rising tubes towards the boiler drum, the water goes down through the falling tubes 9 into the annular collector 3.
Between the refrigerating tubes 2 and the down tubes 9 is interposed a wall 22 made of refractory materials such as chamotte, etc.
In addition, the melting-cyclone chamber and the radiation chamber are still surrounded by an insulating layer 10 delimited outwardly by a sheet metal wall 11.
The vehicle gas-fuel mixture enters the melting-cyclone chamber 1 via two fuel nozzles 12 and 13 and the combustion air via the secondary air nozzles 14 of the secondary air ducts 15. The fuel nozzle 12 blows a vehicle gas stream l6 dust low density, slightly inclined and directed tangentially to a combustion circuit 17, while the fuel nozzle 13 blows a vehicle gas stream-dust 18 at higher density and directed tangentially to a combustion circuit 19. The slag droplets formed during combustion are projected by centrifugal force outwards onto the walls of the melting chamber, from where they fall on the water-cooled tubular bottom 20 power supply,
to be evacuated from the melting chamber through the outlet opening 21. The burnt gases leave the cyclone chamber through the flame outlet 8 and enter the radiation chamber 4, from where they arrive in the other parts of the chamber. the boiler where the additional heating surfaces such as superheater, feed water preheater and air preheater are mounted.
Although, in the foregoing, the invention has been described in relation to a cyclone melting chamber of a radiation steam boiler, it is not limited to this use. It can be used with equal success for the combustion of coal in a tubular heating installation for gas or steam. Finally, it is not limited to heating with coal, but it can also be used for heating by means of other solid fuels, for example thickened black liquor.