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Les sortes de charbons utilisés habituellement dans l'industrie accusent comme on sait une réduction cons- tante de leur qualité dans tous les pays. Par suite de la mécanisation des charbonnages, la teneur en poussière des charbons extraits augmente continuellement et,âpres épuisement des mines de charbons de bonne qualité, on ne dispose plus que de qualités inférieures à haute teneur en cendre et en eau.
Par suite de la haute teneur en poussiers des charbons, si l'on emploie des calibres inférieurs à 5 mm. en quantités dépassant 25% de la charge de charbon sur la grille, la résistance de la couche de combustible au pas- sage de l'air augmente et la répartition irrégulière du
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poussier dans la couche de charbon provoque une combustion irrégulière et par conséquent àne augmentation des portes par formation de mâchefer. Ces difficultés sont, il est vrai, supprimées par les foyers à charbon pulvérisé, mais ceux-ci nécessitent une dépense d'énergie considérable pour le broyage des charbons et en outre la séparation des cendres volantes entraînées en grandes quantités par les gaz de fumée est très onéreuse.
Pour cette raison, les foyers à charbon pulvérisé ne sont en général économiques que dans les toutes grandes ins- tallations .
On ne s'occupera toutefois ici que de foyers à gril- le.
Les inconvénients mentionnés ci-dessus en ce qui concerne l'emploi des foyers à grille sont encore plus' grands lorsque les charbons contiennent en dehors d'une forte teneur en poussiers également des matières inertes telles que des cendres et de l'eau. Dans ce cas, aux inconvénients cités s'a- joutent encore des difficultés d'allumage en raison de la haute/teneur en humidité et, par suite de la teneur élevée en cendre, l'enlèvement des scories devient très difficile.
Les difficultés rencontrées dansla combustion des charbons de qualités inférieures se manifestent de dif- férente manières dans les divers types de foyers de chaudières.
Dans les chaudières en fonte pour chauffage central la haute teneur en poussiers augmente-comme il a déjà été dit- les pertes dans les scories et réduit le rendement de la chau- dière. Les charbons contenant beaucoup de matières inertes ont un faible degré de combustibilité ou pouvoir calorifique de telle sorte que la quantité de charbon à charger et la quantité de scories à enlever augmentent considérablement.
Il en résulte que le service de ces chaudières notamment dans le cas de foyer à chargement à la main est très difficile.
Les charbons difficilement inflammables à cause de leur'haute teneur en humidité réduisent le rendement de la chaudière.
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On rencontre des difficultés semblables égale- ment dans les chaudières pourvues de foyers à grille mécani- ou que/à grille mobile employées dans l'industrie ou dans les centrales électriques. En outre des inconvénients déjà mention- nés, on y rencontre des difficultés inhérentes à la construc- tion ou à l'exploitation, du fait que par suite de la plus grande résistance de la couche de charbon au passage de l'air résultant de la haute teneur en poussier, l'étanchéité des conduites d'air comburant surtout dans les foyers à grilles mobiles (grilles mécaniques, grilles à chargement mécanique, etc. ) ne peut être assurée qu'incomplètement. Il en résulte que dans ces grilles il se produit des feux de bordure.
En outre dans les grilles-chaînes à zones, une partie de'l'air s'échappe des conduits d'air sous pression par des détours, ce qui a pour effet de faire tomber le rendement du foyer.
Dans les grilles mobiles, l'allumage du char- bon se fait à l'aide de voûtes d'allumage. Ce mode d'allu- mage est rendu très difficile lorsqu'on a affaire à du charbon très humide. En outre, l'allumage ne se produit qu'à une grande distance de la trémie à charbon, ce qui réduit considérablement le rendement du foyer et la capacité de la grille.
L'invention décrite ci-après d'une manière plus détaillée a pour but de supprimer ou du moins de réduire considérablement les difficultés mentionnées ci-dessus que présentent les foyers à grille.
Suivant la présente invention, la surface de la grille du foyer est disposée horizontalement ou est inclinée, et quelquefois disposée dans un plan sectionné én partie de déclivités différentes.
L'amenée du chargement se fait de telle manière que par suite du mouvement relatif du chargeur,la couche de charbon qui se trouve sur la grille est déplacée d'un seul bloc sous forme d'une couche cohérente. Ce déplace-
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ment peut se faire grâce à l'épaisseur de la couche de char- bon déterminée d'une façon appropriée et dépendant de la lon- gueur de la grille et à la position inclinée de la grille.
Du charbon frais est toujours amené par la trémie à charbon sur la grille et les scories brûlées tombent à l'extrémité de celle-ci dans une chambre ou fosse à scories. Le mouve- ment relatif du chargeur par rapport à la grille peut être provoqué pratiquement de deux manières différentes: la gril- le peut être fixe et le chargeur mobile ou bien le chargeur ne peut pas se déplacer et la grille se déplace en regard du chargeur.
Ces deux modes d'exécution sont absolument é- quivalents au point de vue de l'alimentation en charbon et ce ne sont que des considérations concernant la construc- tion qui doivent décider du choix de l'installation.Lorsque la grille est fixe et que le chargeur se déplace) toutes les canalisations d'air qui envoient l'air comburant dans les différentes parties de la grille à des pressions diffé- et en.quantités.différentes... rentes!, peuvent être raccordées directement à la surface de la grille.
Lorsque dans l'autre mode d'exécution la grille se déplace, ce mouvement n'est que fort limité et les cana- lisations d'air mentionnées précédemment peuvent aussi être raccordées à la grille, et participent aux légers mouvements de celle-ci et il suffit de munir la conduite d'air qui se trouve à l'extérieur de l'installation de grille, d'une douil- le obturatrice ou botte à bourrage appropriée permettant les déplacements relativement petits.
Le raccordement direct des conduits d'air à la surface de la grille permet d'admettre dans la première section de la grille qui sert à l'allumage du charbon frais venant de la trémie, de l'air fortement ré- chauffé ou des gaz de fumée chauds provenant des carneaux de la chaudière et de les faire passer au travers de la couche de charbon en assurant ainsi l'allumage même lorsqu'il s'agit- de charbons très humides.
Ainsi qu'il a déjà été dit,la haute teneur du
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charbon en poussier augmente la résistance de la couche de combustible au passage de l'air et rend la répartition de l'air irrégulière. Cet inconvénient est supprimé par la grille suivant l'invention du fait que la surface de la grille est formée de barreaux de grille qui confèrent une très grande résistance à la grille. La résistance offerte au passage de l'air par la surface de grille exécutée de cette manière doit être plus grande que la résistance de la couche de charbon. Ceci est obtenu en donnant à la. surface libre de la grille au maximum 1/20e de la surface totale de la grille. De cette façon, la résistance irrégulière of- ferte par le poussier de charbon n'agit pas sur la réparti- tion de l'air.
Il est vrai que la consommation de courant par les souffleries sous grille augmente , mais cet incon- vénient est largement compensé par l'augmentation du rende- ment de la chaudière par suite d'une meilleure combustion.
L'installation décrite présente tous les avan- tages qui ont été réalisés par les foyers à grille mécanique en ce qui concerne la combustion en bordure, D'autre part, elle offre aussi des avantages importants en comparaison des foyers mécaniques connus jusqu'ici. Comparé aux foyers à grilles mobiles ou foyers à grillesâ chaîne connus d'une façon générale, la nouvelle installation permet de refouler le charbon plus loin en une couche cohérente et d'évecurer automatiquement les scories à l'extrémité de la grille sans devoir faire usage de surfaces de grille inactives, lesqqel- les sont notablement plus grandes que les surfaces de grille actives.
Le fait que la grille est soit entièrement immobile soit susceptible seulement d'un très faible mouve- ment alternatif permet une simplification considérable de la construction de la grille. Une autre simplification im- portante de la construction est obtenue du fait que les conduites servant à conduire l'air comburant, souvent sous
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des pression-s différentes, peuvent être fixées directement à la surface de la grille. Les dispositifs d'étanchéité,qui étaient jusqu'à présent employés sur le bord de la grille mobile peuvent ainsi être supprimés, de même que les dispo- sitifs d'étahchéité qui étaient prévus auparavant entre les zones de soufflage sous la grille.
L'emploi de barreaux de grilles de forte résistance à l'air ne présente aucune dif- ficulté de fabrication, n'augmente pas le coût de la fabri- cation, résout cependant le problème de la répartition ré- gulière de l'air le long de toute la surface de la grille.
Ceci n'est pas possible dans les installations connues à grilles mobiles car par suite de la résistance ac- crue à l'air il est nécessaire d'employer des garnitures d'é- tanchéité encore plus complètes aussi bien sur le bord de la grille qu'entre les zones, où cependant ces garnitures d'é- tanchéité occasionnent déjà dans les conditions de pression actuelles les difficultés mentionnées. Dans la grille mobi- le, la couche de charbon parcourt la surface de la grille et devient par suite de sa combustion de plus en plus mince jus- qu'à l'extrémité de la surface de la grille. Par conséquent l'extrémité de la grille ne peut pas être utilisée.entière- ment pour la combustion jusqu'à, extinction de la scorie, pas même par l'emploi d'empileurs de scories.
Par contre, la sur- face de grille suivant l'invention peut être rompue à un en- droit approprié de telle sorte qu'aux parties proches de cet endroit la couche de charbon d'ailleurs déjà amincie devient de nouveau plus épaisse et le laps de temps disponible pour la combustion jusqu'à extinction de la scorie est augmenté.
Le but de l'invention décrite ci-après est de réduire notablement les difficultés et de permettre la com- bustion économique avec un bon rendement de catégories de charbon de qualité inférieure et à haute teneur en cendres.
En même temps, la solution proposée permet dn abaissement notable des frais de construction de l'installation.
Sur le dessin annexé, la fig. 1.représente
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un modele d'exécution de l'installation, conforme à l'inven-
2 tion. Le charbon s'écoule de la trémie 1 sur la grille/dispo- sée obliquement. L'angle d'inclinaison de la grille se rap- proche de l'angle d'éboulement normal du charbon, en n'en- ployant qu'une force de poussée relativement faible; le char- gement peut, comme une couche formant Lui ensemble complet, être animé d'un mouvement de haut en bas sur la grille. La force de poussée nécessaire est fournie par le poussoir 3 disposé au-dessous de la trémie 1, ledit poussoir effectuant un mouvement périodique entre les positions extrêmes repré- sentées par des traits pleins et des traits interrompus. Ce mouvement est engendré par l'excentrique 4 mû par un moteur électrique.
L'épaisseur de la couche de charbon 5 parvenant sur la grille est déterminée par l'organe régulateur 6 dépla- çable dans le plan vertical.
L'allumage du charbon sur la grille est assuré en aspirant à travers cette couche de charbon 5 les gaz de fumée de la chambre de combustion 7 dans la direction des flèches f et entre les barreaux de grille de la chambre d'as- piration 8.
Il suffit par conséquent de n'aspirer de la cham- bre de combustion que la quantité de gaz de fumée nécessaire à assurer l'allumage. Les gaz de combustion prélevés qui peu- vent déjà contenir aussi des produits de distillation sont mé- langés à l'air comburant pour éviter les pertes. La chambre à air 9 se trouve en communication avec l'atmosphère extérieure de telle sorte que sous l'action de la faible dépression qui règne dans la chambre de combustion 7 une faible quantité d'air pénètre dans celle-ci suivant les flèches V au travers de la partie de la grille qui se trouve au-dessus de cette chambre 9.
Cette division de la grille est nécessaire pour séparer la chambre de soufflage sous grille 10, où règne une pression d'air relativement élevée, de la chambre d'aspiration 8 sou- mise à une dépression.
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Dqns la section de la grille qui se trouve au- , dessus de la chambre d'air 10, la combustion du charbon dé- jà allumé précédemment se fait à l'aide de vent -soufflé sous la grille dont le parcours est désigné par les flèches t. En dessous de la section suivante de la grille se trouve une chambre à air 11, servant à la combustion des scories jusqu'à. leur extinction. Dans cette chambre, on n doit maintenir par rapport à la chambre de combustion qu'une faible surpression pour assurer la faible quantité d'air nécessaire à la combus- tion des scories. Après avoir dépassé l'extrémité de la grille la scorie tombe dans un puisard 12, d'où elle peut être éva- cuée de la manière habituelle.
Pour assurer une combustion complète de l'air secondaire peut être envoyé dans la chambre' de combustion par des lumières 13.
Dans la seconde forme d'exécution (Fig.2), le charbon tombe de la trémie ou de la soute 1 sur la grille in- vlinée 2. Celle-ci exécute entre deux positions extrêmes un mouvement périodique parallèle à son plan. Par suite de ce mouvement la couche de charbon 5 glisse sur la grille 2 vers l'extrémité de la grille. Ce mouvement de la couche de char- bon, spécialement dans les grilles de grande longueur est fa- vorisé par l'inclinaison de la grille.. ,
L'épaisseur de la,couche de charbon peut être réglée au moyen d'un registre 6 susceptible de se déplacer dans un plan vertical. L'allumagedu charbon sur la grille est assuré par des gaz de combustion aspires de la chambre de combustion 7 au travers de la couche de charbon suivant les flèches f.
L'emploi des gaz de combustion peut se faire grâce à une chambre d'aspiration 8 d'où les gaz de combus- tion refroidis sont évacués au moyen d'un ventilateur par l'ouverture 14 ménagée dansle fond de la chambre. Les gaz de combustion prélevés qui peuvent déjà contenir aussi des produits de la distillation du charbon sont mélangés à
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l'air comburant pour éviter les pertes.
Le charbon préalablement séché et allumé se dé- place par suite du mouvement périodique de la grille et par- vient dans la partie de la chaudière située au-dessus de la chambre 10 à vent soufflé sous la grille. La consommation d'air de la chambre à soufflage sous la grille est assurée au moyen d'un ventilateur par une ouverture de soufflage 15 ménagée dans la partie inférieure de la chambre. La chambre d'aspira- tion 8 ét la chambre 10 à vent soufflé sous la grille, exécu- tées en tôles d'acier, sont fixées directement au châssis de la grille et se déplacent en même temps que celle-ci. Les conduites d'aspiration et d'insufflation raccordées aux ou- vertures 14, 15 sont par conséquent établies de façon à per- mettre le mouvement des chambres par l'emploi d'articulations pu de boîtes à bourrage.
Après la chambre de soufflage sous la grille, celle-ci comporte encore d'autres barreaux 16 entre lesquels passe une quantité d'air, toutefois moins grande, vu que ces barreaux ne se trouvent pas dans le parcours du vent soufflé. La combustion du charbon s'achève sur ces bar- reaux. De la grille de combustion finale 16, la scorie en ma- jeure partie débarrassée de tous produits combustibles tombe dans la fosse 12 où la combustion des parties encore incan- descentes se termine.
A la partie inférieure du puisard 12 se trouvent des cylindres broyeurs de scories 17 dont la vitesse de ro- tation est réglée de telle manière que le puisard est conti- nuellement rempli de scories. A la partie inférieure de la fosse à scorie se trouve un évacuateur de scorie 18 exempt de poussière dans lequel de l'eau constitue une fermeture hydraulique pour empêcher la pénétration do l'air et refroidir en même temps la scorie. L'arrivée de la quantité d'air qui passe dans la fosse à scories se fait par les conduits d'air 19 et 20 dont les sections de passage peuvent être réglées par des clapets.
Pour accélérer la combustion rapide et complète dos
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gaz de combustion dans la chambre de combustion, on envoie . de l'air secondaire par soufflage immédiatement au-dessus de la couche de charbon, des deux côtés de la grille, par les lumières 13.
L'équipement de la grille repose sur des galets 21 et des rails 22 et se déplace sur ceux-ci sous la com- mande d'un excentrique 4 représenté schématiquement. Pour faciliter le travail de l'excentrique le poids de l'équipe- ment de la grille est compensé par un contrepoids 23,avec câble métallique 24 et poulie 25. Le mouvement répété de la couche de charbon est propre à supprimer les grandes irré- gularités de celle-ci. Ces irrégularités proviennent comme on sait de combustions locales de la couche de charbon: L'avancement de cette dernière se fait sous l'influence du mouvement dans la section transversale de la couche.
Si la couche devient quelque peu lâche, elle reprend de la cohésion en cet endroit par suite de la pression utilisée jusqu'à ce qu'il s'y produise le même mouvement qu'aux autres endroits de la couche. La formation d'un cratère dans la -couche ne peut par conséquent pas avoir lieu, car un faible relâchement ou diminution de la cohésion est immédiatement ' compensé par la pression régnant d'une façon permanente.
La chaudière comportant le foyer à grille décrit peut être construite sous différentes formes d'exécution sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi la grille peut aussi être disposée horizontalement, lorsqu'il s'agit de grilles de faible longueur (1 m.p.ex.).
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