<Desc/Clms Page number 1>
Cette invention concerne des appareils de combustion qui compor- tent un ou plusieurs foyers cyclones du genre où une chambre refroidie, de section transversale circulaire ou approximativement circulaire,est amé- nagée pour recevoir tangentiellement, ou en substance tangentiellement, un combustible àteneur en cendre,et de l'air comburant et fonctionner avec évacuation déjà cendre en fusion, est pourvue d'une paroi d'extrémité pré- sentant une sortie des gaz assurant une décharge axiale des produits gazeux de la combustion venant de la chambre, et présente une paroi d'extrémité opposée avec surface ayant la configuration de la surface courbe d'un tronc de cône coaxial à la chambre.
Ces foyers cyclones peuvent être établis de façon à effectuer une combustion très complète du uombustible avec un taux élevé de dégagement de chaleur dans la chambre de combustion du foyer, et un degré élevé de sépa- ration de la scorie. Toutefois, ils sont sensibles aux irrégularités de l'admission du combustible et de l'air, qu'elles soient dues aux variations de la charge ou des propriétés du combustible ou à des erreurs dans la con- duite des foyerso Il résulte du haut degré de l'absorption de chaleur dans la chambre du foyer,
que même une brève chute de la température en dessous du point de fusion de la scorie tend à provoquer un sérieux refroidissement de la scorie qui a un effet défavorable sur l'écoulement de celle-ci
Il est bien connu de disposer un foyer cyclone de façon que son axe soit approximativement horizontal ou approximative ent vertical, et chacune de ces dispositions a ses avantages et ses inconvénients.
Ainsi, il est connu de disposer un foyer cyclone de telle manière que son axe soit approximativement horizontal et que sa sortie de scorie soit ménagée dans la paroi d'extrémité par laquelle les produits gazeux de la combustion sont déchargéso Un refroidissement excessif de la scorie peut donner lieu à une solidification à la sortie des scories et à une ac- cumulation résultante à l'intérieur de la chambre du foyer cyclone d'une mare ou d'une masse de scorie visqueuse qui s'étend sur toute la longueur de la chambre du foyer et nuit à l'écoulement des gaz dans la chambre ce qui tend à occasionner une combustion incomplète du comubstible et par conséquent une nouvelle chute de la température des gaz.
Un autre inconvénient des foyers cyclones à axe horizontal est que comme le combustible en ignition tourbil- lonne à l'intérieur de la chambre circulaire, il subit des périodes d'accé- lération et de retardement sous l'action de la gravité lorsqu il descend d'un côté de l'axe et s'élève de l'autre côté.
Lorsqu'un foyer cyclone est disposé de manière que son axe soit verticale l'inconvénient de la formation d'une section transversale non circulaire par suite des accumulations de scories et celui des accélérations et retardements périodiques du courant de combustible sont tous deux évités, mais par suite de l'action de la gravité, si le foyer cyclone est agencé de manière à décharger de haut en bas des produits gazeux chauds de la combustion, il y a tendance à ce que du combustible incomplètement brûlé soit entraîné par les gaz, tandis que si les gaz de combustion s'échappent de bas en haut, il y a tendance à ce que du combustible incomplètement brûlée - quitte la chambre du foyer en même temps que la scorie par l'extrémité inférieure de cette chambre.
Le but de la présente invention est de procurer un appareil de combustion perfectionné comportant des foyers cyclones du genre spécifiéo
L'invention comprend un appareil de combustion comprenant un foyer cyclone du genre où une chambre refroidie de section circulaire ou approximativement circulaire est aménagée pour recevoir tangentiellement ou à peu près tangentiellement un combustible à teneur en cendre et de l'air comburant
<Desc/Clms Page number 2>
et fonctionner avec évacuation de la cendre en fusion, est pourvue d'une paroi d'extrémité présentant une sortie de gaz étaole de façon à assurer une décharge axiale des produits gazeux de la combustion venant de la chambre et présente du côté opposé une paroi d'extrémité dont la surface a la forme de la surface courbe d'un tronc de #'ne coaxial à la chambre,
l'appareil étant caractérisé en ce que l'axe de'la. chambre est incliné de manière que la ligne génératrice de la surface interne de la chambre, là où elle est au plus bas, soit inclinée de bas en haut vers cette paroi d'extrémité opposée, tandis que la ligne génératrice de la surface de cette paroi d'extrémité est horizontale ou approximativement horizontale là où elle est au plus bas.
L'invention comprend aussi @n appareil de combustion comprenant 'un-foyer cyclone du genre où une chambre refroidie de section transversale circulaire''on àpproximativement circulaire est aménagée pour recevoir un combustible à teneur en cendre d'un'dispositif d'admissien de combustible ainsi que de 1 air comburant et pour fonctionner avec évacuation de la cendre en fusion, possède une paroi d'extrémité présentant une sortie des gaz pourvue d'un manchon ou goulet d'échappement des gaz disposé radialement à l'intérieur de la paroi périphérique de la chambre, s'étendant de cette paroi d'extrémité dans la chambre et agencé pour assurer la décharge axiale des produits gazeux de la combustion venant de la chambre,
et présente du côté opposé une paroi d'extrémité dont la surface a la forme d'un tronc de cône axial à la chambre, cet appareil étant caractérisé en ce que les dispositifs d'admission de combustible sont établis de façon à effectuer leur décharge à l'intérieur d'une zone d'entrée de combustible et d'air de la chambre plus éloignée de la paroi d'extrémité pourvus du manchon ou goulet que l'extrémité d'entrée de ce dernier, en ce que l'axe de la chambre est incliné de telle façon que la génératrice de la surface interne de la chambre soit incliné? de haut en bas vers la paroi d'extrémité opposée au goulet là où elle est au plus bas, et en ce que la génératrice de cette paroi d'extrémité opp sée est horizontale ou approximativement horizontale là où elle est au plus iras.
On décrira maintenant l'invention, à titre d'exemple,en se référant au dessin schématique annexé qui montre en élévation de côté, partiellement en coupe verticale, un groupe générateur et surchauffeur de vapeur de type tubulaire comprenant un appareil de combustion
Le foyer cyclone 1 comprend une chambre pratiquement cylindrique 2 délimitée par une paroi périphérique 3 et disposée de manière que son axe soit incliné à 45 sur l'horizontale, l'extrémité supérieure de la chambre du foyer étant délimitée par une paroi d'extrémité supérieure de la chambre du foyer étant délimitée par une paroi d'extrémité plane 4 au centre de laquelle est disposé un manchon ou goulet 5 situé radialement à l'intérieur de la paroi 3 et entourant une sortie du courant des produits chauds de la combustion venant de la chambre,
tandis que l'extrémité opposée de celle-ci est délimitée par une paroi 6 comprenant une partie 6a adjacente à la paroi 3 et présentant la forma d'un tronc de cône coaxial à la chambre 2, et une partie centrale plane 6b. L'angle au sommet du cône de la partie 6a de la paroi est de 90 , de telle sorte que l'angle d'inclinaison de l'axe de la partie cylindrique de la chambre 2 par rapport à l'horizontale est égal à la moitié de l'angle au sommet de la surface courbe coniqueo Les parois du foyer cyclone sont constituées d'une manière connue par des tubes de chauffe de fluide du générateur de vapeur associé, ces tubes étant pourvus d'ergots sur leurs faces tournées vers le foyer et recouverts de matière réfractaire, tandis que sur leurs faces extérieures,
ils sont couverts d'une couche de matière calorifuge et entourés d'une enveloppe en tôle étanche aux gaz.
<Desc/Clms Page number 3>
La paroi 3 de la chambre 2 du foyer est pourvue de tuyères d'ad- mission de combustible disposées tangentiellement 7, reliées à une source appropriée de combustible solide à teneur en cendre, finement granulé, en- traîné par de l'air primaire et de tuyères d'admission d'air disposées tangentiellement 8 reliées à une source appropriée d'air secondaire.
On peut régler l'admission de combustible par les tuyères 7,par exemple en réglant 1 admission du combustible à chaque tuyère ou en faisant varier le nombre des tuyères en serviceo L'admission de l'air secondaire est également réglableo
Comme l'angle au sommet du cône de la partie de paroi 6a est de
90 , que le cône est coaxial à la chambre cylindrique 2 et que l'axe de celle-ci est incliné à 45 sur l'horizontale, il s'ensuit que là où elle est au plus bas @ la génératrice de la surface de la partie de paroi 6a est horizontale. La partie de la paroi 6a présente à son niveau le plus bas une ouverture de décharge de scorie en forme de fente 9 qui s'étend dans la direction de la génératrice du cône au .point le plus bas.
Un puits réfractaire 10 descend le l'ouverture 9 et est pourvu à son extrémité inférieure d'un rallongee@n tôle 11 qui plonge dans de l'eau contenue dans l'auge 12 d'un transporteur à raclettes 13 pour former une garde hydraulique étanche à l'air.
Une tuyère 14 s'étend de la sortie des gaz du foyer cyclone à une chambre de combustion secondaire 15 dont l'extrémité inférieure en forme de trémie 16 présente à son niveau le plus bas une ouverture d'évacuation de scorie 17. Un puits ou tube réfractaire 18 descend de l'ouver- ture 17 et est pourvu à son extrémité inférieure d'une rallonge en tôle 19 qui plonge dans l'eau contenue dans l'auge 12 pour former une garde hydraulique étanche aux gaz.
Suivant une variante, la paroi 4 qui est commune à la fois à la chambre 2 et à la chambre 15 peut présenter une ouverture d'évacuation de scorie pour l'écoulement de la scorie en fusion de l'ex- trémité 16 de la chambre 15 dans la chambre 20
La tuyère 14 est dirigée vers une paroi d'impact 20 de la chambre 15 pourvue de tube de chauffe d'eau, et un écran à scorie en tubes 21 refroidis à l'eau et raccordés par leurs extrémités inférieures à un collecteur 22, s'étend en travers d'une sortie de gaz 23 en partant de l'extrémité supérieure de la chambre 15, une rangée inférieure de tubes 21 s'étendant en travers de la sortie 23 dans le prolongement de la paroi d'impact 20.
Au-dessus de l'écran à scorie, les tubes 21 garnissent une paroi d'une chambre de rayonnement 24 avec laquelle la sortie des gaz 23 communique, et ils sont raccordés par leurs extrémités supérieures au corps cylindrique de vapeur et d'eau 25 du groupe générateur de vapeur. Le collecteur 22 est relié par des tubes de descente appropriés (non représentés) à la chambre d'eau du corps cylindrique 25.
La chambre d'eau du corps cylindrique 25 est reliée par des tubes 26 à l'extrémité supérieure d'une colonne de descente verticale de grand diamètre 27. dont l'extrémité inférieure est reliée par des tubes 28 à un collecteur horizontal 29 disposé au-dessous du foyer cyclone 1. Des tubes 30 reliés au collecteur 29 sont incorporés dans la paroi d'extrémité 6, la paroi périphérique 3 et la paroi d'extrémité 4 du foyer cyclone lo Certains de ces tubes 30 sont incorporés au goulet ou manchon 5 et à la tuyère 140 Certains tubes 30 sont prolongés en 31 pour refroidir les parois avant de la chambre de combustion secondaire 15 et de la chambre de rayonnement 24, tandis que les autres tubes 30 sont prolongés en 32 pour refroidir le fond, la paroi arrière et la paroi d'impact 20 de la chambre 15 et une paroi arrière de la chambre 24.
Tous les tuber 30 sont reliés par leurs extrémités supérieures au corps cylindrique 25. Les parois latérales des deux
<Desc/Clms Page number 4>
chambres 15 et 24 comportent également des tubes de refroidissement reliés au système circulatoire du groupe.
A l'intérieur de la chambre de rayonnement 24 sont disposés des plateaux tubulaires d'un surchauffeur à rayonnement 35, et un surchauffeur à convection 36 est disposé à l'intérieur d'un parcours de gaz latéral 37 partant de l'extrémité supérieure de la chambre 240
Pendant le fonctionnement de l'appareil de combustion décrit cidessus, un combustible solide à teneur en cendre, finement granulé, est amené aux tuyères 7 dans un courant d'air primaire et est débité tangentiellement à l'intérieur de la chambre du foyer 2.
L'emploi des lumières 7 situées du côté de l'extrémité intérieure du manchon 5 le plus éloigné de la paroi 4 permet de débiter le combustible dans une zone d'admission de combustible et d'air de la chambre qui est plus éloignée de la paroi d'extrémité pourvue de manchon que l'extrémité intérieure de celuicio Le combustible en ignition, l'air primaire et l'air secondaire amenés par les tuyères 8 tourillonnent dans la chambre 2 et se dirigent vers le manchon ou goulet de sortie 5.
La cendre déposée sur la paroi circulaire 3 de la chambre 2 s'écoule de bas en haut vers la fente 9 et dans celle-ci,' Comme la pression des gaz à proximité de la paroi 3 est plus élevée que la pression près de l'axe de la chambre 2, il se produit un retour du courant des produits chauds de la combustion sur la partie de paroi courbe 6a vers la partie de paroi 6b et une certaine quantité de ces gaz balaie la fente 9 en tendant à maintenir à un état fluide approprié la scorie qui passe au travers.
Les produits de combustion chauds débités par la tuyère 14 heurtant la paroi d'impact 20, sur laquelle la scorie se dépose et s'écoule de haut en bas vers et dans l'ouverture d'é vacuation de scorie 17. Si la paroi 4 est pourvue d'une ouverture de sortie de la scorie, celle-ci est déchargée au contraire par cette ouverture et s'écoule de haut en bas vers la sortie de scorie 9 tout en étant chauffée pendant son passage dans la chambre du foyer cyclone et maintenue ainsi à l'état fluide.
Les produits gazeux chauds de la combustion qui frappent la paroi d'impact 20 sont dispersés par celle-ci de manière à remplir la chambre de combustion secondaire 15 et s'élèvent ensuite entre les tubes 21 de l'écran à scorie pour pénétrer par l'ouverture de sortie des gaz 23 dans la chambre de rayonnement 24, d'où ils passent dans l@ parcours 37 sur les surfaces d'échange de chaleur du générateur de vapeur, pour se rendre dans un carneau approprié.
La construction décrite du foyer cyclone permet à une grande partie de la scorie déposée sur la paroi 3 de s'écouler verticalement sur la partie inférieure de l@ partie de paroi 6a. La sortie de scorie en forme de fente 9 est soumise à un courant longitudinal de gaz chauds qui tend à empêcher la solidification de la scorie, qui est la.cause des accumulations de scorie. De même, pourvu que, comme c'est représenté, l'extrémité de la sortie 9 soit espacée de la paroi 3, axialement par rapport au foyer cyclone, la pression des gaz à la sortie de la scorie est inférieure à celle qui règne à la périphérie de la chambre cylindrique, ce qui facilite la formation d'une garde hydraulique à la sortie de scorie.
Bien qu'une composante de la froce de gravité agisse axialement par rapport au foyer cyclone, elle n'est que les 0,7 de la force axiale qui agirait sur les particules si l'axe du foyer cyclone était vertical 'En outre, la composante de la force de gravité qui agit transversalement au foyer cyclone et qui provoque l'accélération et le retardement périodiques du tourbillonnement des particules de combustible dans le foyer est également réduite aux 0,7 de celle qui se produit dans un foyer cyclone à axe horizontal.