Brevet FR2034258A1 — publié le 19701211

La présente invention concerne les brûleur à charbon pulvérisé se, dénommés brtleurs à turbulence, dans lesquels le charbon pulvérisé est transporté par un flux d'a r primaire introduit dans le foyer au moyen d'un ajutage,et dans lesquels l'air secondaire nécessaire à la combustion du charbon pulvérisé est mis en rotation autour de l'extrémité de l'ajutáge. On a représenté sur la figure 1 un tel brûleur en élévationcoupe longitudinale. Sur cette figure, la référence 1 désigne la paroi du foyer 2 et la référence 3 désigne l'ouverture, ou lumière, d'axe x'x ménagée dans ladite paroi 1 et dans laquelle pénètre le brûleur désigné par la référence générale 4. Ce dernier se compose d'un ajutage 5 ayant une forme de révolution d'axe XIX traversant, au moyen d'un manchon 6, une botte à vent 7 associée à la lumière 3 et distribuant annulairement autour de la partie avant 8 de l'ajutage 5 l'air secondaire, ou air de combustion, nécessaire à la combustion du charbon pulvérisé déchargé, en suspension dans un courant d'air primaire, par l'extrémité avant 9 de l'ajutage 5 dans la lumière 3. Un dispositif 10 de mise en rotation dudit air de combustion est disposé autour de la partie avant 8 de l'ajutage 5 : il peut autre constitué, comme il est représenté à titre d'exemple, par une ccuronne de ventelles il orientables, chacune, autour d'un axe parallèle ou sensiblement parallèle à 11 axe x1x. L'ajutage 5 contient un conduit central t2 renfermant un brûleur à huile lourde 13 et divers accessoiretels que allumeur du brûleur 13, dispositif de surveillance de flamme,etc.. (nor représentés sur la figure). Dans les brûleur connus, 1' ajutage 5 est fixe par rapport à la lumière 3 et le brûleur à combustible liquide 13 peut être mobile par rapport audit ajutage. L'ajutage 5 est alimenté en mélange de charbon pulvérisé en suspension dans l'air primaire au moyen de la gaine d'alimentation 14. Lorsque le mélange débouche dans la lumière 3, annulairement à l'extrémité 9 de l'ajutage, il est influencé par le jet d'air secondaire tournant, distribué coaxialement par le dispositif 10 de mise en rotation dudit air secondaire. L'ensemble de l'air primaire et de l'air secondaire parcourt la lumière 3, puis débouche dans le foyer 2 pour y produire la flamme. S'il est convenableeent connu et réglé, le dispositif 10 de mise en rotation de l'air secondaire peut produire des flammes très intenses assurant la combustion du barbon pulvérise, dans un volume réduit. En contrepartie, de telles flammes peuvent présenter des risques d'encrassement des parties réfractaires du-brueur 13 et du foyer 2 par des cendres plus ou moins ramollies ou fondues. il est donc souhaitable de pouvoir réaliser un type de flamme me corrdspondant à un compromis entre l'intensité de la combustion et les risques d'encrassement. -On sait que les donnees qui déterminent le choix du type de flamme sont principalement les suivantes -: a) la réactivité du combustible ou encore son aptitude à une combustion rapide; b) la fusibilité des cendres qui détermine l'importance du risque d'encrassement; c) la souplesse du brûleur qui détermine la gamme des débits calorifiques à l'intérieur de laquelle le- fonctionnement dudit brûleur reste satisfaisant; En général, on constate qu'ut brûleur dont l'ajutage est fixe tol::re assez mal des variations de la nature du combustible (c'està-dire des variations des données a et b ci-dessus). D'autre part aux allures réduites, la proportion d'air de combustible diminue notablement et le dispositif assurant sa mise en rotation n1 est plus capable de lui fournir l'énergie de rotation nécessaire. lia présente invention se propose de fournir un brûleur perfectionné apte à tolérer, en cours de fonctionnement normal, des variations tant accidentelles que voulues de la nature et de la qualité du charbon pulvérisé, ainsi qu'à améliorer son fonctionnement à puissance réduite Des études faites par le demandeua- ont montré que, pour un brûleur 13 pour lequel le dispositif 10 de mise en rotation de l'air secondaire et la lumière 3 sont convenablement conclus, les types de flamme que ce brûleur peut -pr6duire dépendent de la position de l'extrémité 9 de l'ajutage 5 par rapport à la section de sortie de la lumière 3. lie brûleur perCe-ctionné selon l'invention est caractérisé en ce qu'au moins la partie avant de llaJutage est longitudinale- ment mobile, de telle sorte que son extrémité- avant puisse occuper dans la lumière une position réglable par rapport à la-section de sortie de la lumière. Cette mobilité entraine la possibilité d'ajuster la position par rapport à la section de sortie de la lumière, de la zone où le mélange (air primaire-charbon pulvérisé) rencontre l'air de combustion, et à partir de laquelle le jet de mélange (air primairecharbon pulvérisé) est influencé par le jet tournant d'air de combustion. Comme l'expérience le montre, le type de flamme réalisé dépend de la position de l'extrémité de l'ajutage dans la lumière et l'on constate - qu'en marche normale le brûleur peut produire le type de flamme convenant le mieux à la nature du charbon utilisé et qu'il peut ainsi s'adapter aux variations, tant accidentelles que voulues, de la roture du charbon; - qu'en fonctionnement à allure réduite, la modification de la position de la zone où le mélange air primaire-charbon pulvérisé rencontre I1 air secondaire compense dans une large mesure l'in- suffisance du dispositif de mise en rotation de l'air secondaire à fournir à ce dernier l'énergie de rotationhécessaire. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description qui suit faite, à titre d'exemple, en regard des dessins annexés sur lesquels : les figures 2 et 3 sont deux vues en élévation-coupe longitudinale de deux formes de réalisation du brûleur selon l'invention; les figures 4 et 5 en sont des vues. en coupe transversale faites à plus grande échelle respectivement suivant les IignesIV-IV et V-V des figures ? et 4; et les figures 6 et 7 représentent deux formes de réalisation possibles du mécanisme permettant de déplacer la partie mobile de l'ajutage0 Dans la forme de réalisation représentée en figures 2 et 4, l'ajutage 5 et tous les organes qui lui sont intérieurs se-déplacent en bloc par rapport à la lumiere 3 et le réglage de la position de l'extrémité 9 de l'ajutage peut être fait en agissant directement sur la partie arrière de l'ajutage 5, par tout moyen connu que l'on n'a pas représenté afin de ne pas surcharger la figure, Pour ce faire, le manchon 6 traversant la boite à vent 7 pour assurer le passage de l'ajutage 5 est muni de deux profilés-supports longitudinaux et latéraux 15, et la paroi externe de l'ajutage 5 est munie de deux profilés-guides longitudinaux et latéraux 16 coulissant sur les profilés-supports 15 avec un jeu suffisant pour permettre les dilatations des différents éléments La gaine 14 d'alimentation en mélange fi air primaire-charbon pulvérisé" est reliée à la partie arrière de l'ajutage 5-au moyen d'une gaine déformable 17. Par ailleurs, pour assurer l'isolement du circuit de distribution de l'air de combustion vis à vis de l'atmosphère, -un soufflet 18, construit en un matériau à la fois souple et réfractaire, est lié de façon étanche d'une part à la boite à vent 7 et d'autre part à l'ajutage 5 au moyen de la bride 19 soudée sur ce dernier. Dans la forme de réalisation représentée en figures 3 et 5, l'ajutage 5 se compose d'une partie postérieure fixe 20 et d'une partie antérieure mobile 21 s'emboitant sur la partie fixe 20, sur une longueur suffisamment grande et avec un jeu suffisamment faible pour que l'importance de la communication établie entre le circuit d'alimentation en air secondaire et l'intérieur de l'ajutage ge 5 soit négligeable, l'étanchéité entre le manchon 6 et l'atmosphère étant réalisée au moyen de la cloison transversale 22 soudée sur la partie postérieure fixe 20 de l'ajutage De plus, des nervures internes 23 solidarisent l'avant de la partie antérieure 21 de l'ajutage 5 et l'avant du conduit central 12. I1 s'ensuit que l'ensemble mobile de cette forme de réalisation est constitué par le conduit central 12 et la partie antérieure 21 de ajutage 5O le guidage de cet ensemble mobile peut être réa-lisé de la même manière que pour la première forme de réalisation, à la différence près que les profilés-guides 16 sont solidaires de la partie antérieure mobile 21 de 12ajutage 5O Ce guidage peut être avantageusement complété, voire remplacé, par la liaison étanche 24 qui doit de toute façon exister entre la partie postérieure fixe 20 de l'ajutage 5 et le conduit central 12. Pour assurer l'alimentation du conduit central 12 en air nécessaire à la combustion du combustible liquide, il est courant de prélever cet air sur la boite à vent 7O La liaison entre cette boite à vent 7 et le conduit central 12 peut être constituée, comme il est représenté en figure 2, par une gaine déformable 25 liée de façon étanche à la boite à vent et à une vanne réglable 26o Elle peut aussi être constituée1comme41 est représenté en figure 3,par une conduite rigide télescopique 25 constituée par une partie fixe 27 liée de façon étanche à la boite vent et par une partie mobile 28 solidaire de la vanne et emmanchée de fanon étanche sur la partie fixe. I1 est évident que chacune de ces formes de réalisation de la liaison 25 sont toutes deux applicables aux brûleurs représentés en figures2 et 3. Dans cette dernière forme de réalisation, le réglage de la position de la partie avant mobile 21 peut etre fait en agissant directement sur le conduit central 12. I1 est évidemment possible d'agir directement sur la partie avant mobile 21 de l'ajutage 5 au moyen d1un mécanisme de commande traversant de façon étanche la partie arrière 29 du manchon 6. Dans ce cas là, les entretoises 23 ne sont plus nécessaires. Suivant la forme de réalisation de la figure 6, le mécanisme de commande est constitué par une tige 30 parallèle à l'axe x1-x, solidaire de l'extrémité arrière de la partie avant mobile 21 et traversant au moyen du presse-étoupe 31 la cloison transversale 22. Suivant la variante de réalisation de la figure 7, le mécanisme de commande est constitué par un levier 32, qui traverse la partie arrière 29 du manchon 6 vêt est ati'cùié, dune part sur une chape 33 solidaire de la paroi externe de la partie avant mobile 21 et, d'autre part, sur une cornière 34 solidaire de la paroi de la partie arrière 29 du manchon 6', ltétanchéité étant assurée au moyen de la coupole déformable 35. REVENDICATIONS 1 - Brûleur de charbon pulvérisé perfectionné du type brûleur à turbulence, dont l'ajutage admettant le mélange d'air primaire et de charbon pulvérisé dans une lumière percée dans la paroi du foyer traverse, de manière étanche, la boite à vent distribuant l'air secondaire au moyen d'un dispositif le mettant en rotation et débouchant annulairement autour de l'extrémité de l'ajutage, brûleur dans lequel au moins la partie avant de 1' ajutage est mobile par rapport à la section de sortie dans le forer de la lumière. 2 - Brûleur selon 1 revendication 1, dans lequel la partie mobile de l'ajutage coulisse à 1'iiftérieur d'un manchon cylindrique relié de façon étanche à la parti-o arrière de l'ajutage et traversant de manière étanche la boite à vent jusqu'au droit du dispositif de mise en rotation de l'air secondaire et dans lequel sont prévus des moyens d'entraînement as la partie mobile de l'ajutage. 3 - Brûleur selon la-revendication 2, dans lequel la paroi interne du manchon est munie de deux profilés-supports longitudinaux et latéraux, et la paroi externe de la partie mobile de l'ajutage est munie de deux profilés-guides longitudinaux et latéraux coulissant le long des susdits profilés supports. 4 - Brûleur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel tout l'ajutage est longitudinalement mobile et dans lequel les moyens d'entraînement sont reliés à Is partie arrière de ajutage. 5 - Brûleur selon la revendication 4, dans lequel un soufflet, construit en un matériau déformable et réfractaire, entoure l'ajutage mobile et relie de manière étanche d'une part le manchon et d'autre part la partie arrière de l'ajutage mobile. 6 - Brûleur selon la revendication 4, dans lequel une gaine déformable d'amenée du mélange " air primaire-charbon pulvériséif est reliée à l'extrémité arrière de l'ajutage 7 - Brûleur selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'ajutage se compose d'une partie arrière fixe traversant, de manière étanche, le manchon et d'une partie avant longitudinalement mobile coulissant sur l'avant de 1 partie arriè--e fixe et à l'intérieur du man cli on 8 - Brûleur selon la revendication X, dans lequel des entretoises radiales rigides relient la partie avE3nt mobile de l'ajutage et le conduit central contentant le brûleur à combustible liquide et dans lequel les moyens d entraffinement SGHt reliés à la partie arrière du conduit central, 9 - Brûleur selon la revendication 7 dans lequel la partie arrière du manchon sort de la boite à vent et dans lequel les moyens d'entrainement traversent de façon étanche ladite partie arrière du manchon et sont reliés à la partie avant mobile de l'ajutage. 10 - Brûleur selon la revendication 9 dans lequel les moyens dsentrainement de la partie avant de l'ajutage sont constitués par une tige disposée parallèlement à l'axe du Brûleur, solidaire de 11 extrémité arrière de ladite partie avant de l'ajutage et traver sant au moyen d'un presse-étoupe 11 extrémité arrière du manchon. ll - Brûleur selon la revendication 9 dans lequel les moyens d'entrainement de la partie avant de ajutage sont constitués par un levier articulé, d'une part, sur la partie avant de l'ajutage et, d'autre part, sur la paroi de la partie arrière du manchon. 12 - BrAleur sleon l'unede-s revendications 1 à 8, dans lequel une gaine flexible munie dune vanne de réglage relie la boite à vent à l'extrémité arrière du conduit central. 13 - Brûleur selon l'une des revendications 1 à 8 dans lequel une conduite télescopique relie la boite à vent à l'extrémité arriè re du conduit central, la partie mobile de la conduite télescopique étant liée au conduit central et coulissant sur la partie fixe de la conduite télescopique reliée àXa boite à vent.