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Générateur de vapeur
La présente invention a pour objet la construc- tion d'un générateur de vapeur et particulièrement d'un générateur de vapeur en forme de cuve ou puits vertical , de section transversale circulaire ou polygonale, sans corps ou espace de vapeur, c'est-à-dire d'un générateur qui se compose exclusivement d'un système de tubes chauf- fé, qui est disposé dans l'espace de la cuve ou puits. Des
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générateurs de ce genre qnt comporté jusqu'ici des incon- vénients en tant que ce n'est qu'à l'aide de mesures spé- ciales qu'il a été possible d'obtenir une bonne cession uniforme de chaleur au système de tubes. Ce problème est particulièrement difficile lorsqu'il s'agit d'appliquer en un temps court de grandes quantités de chaleur.
Jus- qu'ici on n'a pu résoudre ce problème qu'en montant un foyer à tuyères. Il est vrai qu'on peut obtenir ainsi une bonne et rapide cession de chaleur, mais ce résultat ne s'obtient que par l'emploi d'un combustible coûteux ou à l'aide de dispositions auxiliaires coûteuses, par exem- ple des broyeurs à poussier de charbon, etc...
La présente invention permet de brûler sous des générateurs de ce genre, avec un rendement aussi bon, des combustibles en morceaux, notamment des combustibles de qualité inférieure, tels que les lignites, et ce, du fait que le foyer est disposé dans le même axe que la cuve.
Les dessins ci-joints représentent schématique- ment, à titre d'exemples, quelques formes d'exécution de l'objet de la présente invention. La fig . 1 montre un gé- nérateur de vapeur d'après l'invention, générateur qui se prête particulièrement au chauffage avec des houilles.
Dans ce générateur de vapeur, la grille est conique et comporte une propulsion inférieure du combustible. Le charbon est conduit par une vis transporteuse 1 à la grille conique 2. Cette disposition est particulièrement favorable pour la houille et ce, pour les raisons suivan- tes : le glissement du charbon vers le bas sur la grille fait que la surface de grille augmente de plus en plus pour la morne quantité de combustible. Le charbon frais est conduit loin dans le bas et les gaz chauds passent sur ce'charbon. Il se forme en conséquence vers le sommet une grande zone de distillation qui aide de manière effective
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à une bonne combustion. Dans l'espace 3 de la cuve, on a disposé les tubes générateurs non représentés.
Après avoir quitté l'espace de cuve 3, les gaz de combustion passent à travers un espace annulaire 4 dans lequel on a disposé d'autres surfaces de chauffe, par exemple des surfaces de chauffe de surchauffeur ou d réchauffeur, et les gaz quittent le générateur de vapeur par un espace annulaire 5, qui peut srvirgealemetn d'espace de réchauf- fage .
Les fig, 2,3 et 4 représentent un générateur de vapeur qui se prête particulièrement à un chauffage avec du lignite humide. Avec du lignite humide on se heurte à une difficulté en tant que la teneur en humidité doit être fortement réduite avant la combustion. Ce pro- blème peut être résolu de manière relativement simple en combinaison avec un générateur de vapeur d'après l'inven- tion Dans le générateur de vapeur de la f ig . 2, la grille est en forme d'entonnoir et est disposée de manière que le charbon lui soit amené sous l'action de son propre poids.
Le charbon est chargé dans une trémie 6 et tombe de cette trémie à travers un espace annulaire 7 sur la gril- le en entonnoir 8. Les gaz de combustion parcourent l'es- pace de cuve 9, dans lequel on a disposé les tubes géné- rateurs de vapeur, et sont conduits, en même courant que le charbon, également à travers l'espace annulaire 7.
La fig. 3 montre trois constructions différentes de cet espace de chauffage DAns la partie I, on a dis- posé dans l'espace 7 des conduits rectangulaires 8, qui sont rationnellement en métal. Le charbon glisse vers le bas dans ces conduits et est fortement séché dans cette descente par les gaz de combustion chauds qui passent par les espaces intermédiaires 9. Dans la partie II on a prévu, au lieu des conduits rectangulaires 8, des tubes
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10, qui sont léchés de tous côtés par les gaz de combustion.
La partie III montre une autre possibilité de construction de la disposition de séchage. Dans cette partie l'espace annulaire 7 est divisé en compartiments séparés, au moyen d'une cloison ondulée, un compartiment servant à conduire le charbon et l'autre à conduire les gaz de com- bustion. Dans la fig. 3 le charbon est indiqué par des li- gnes entrelacées, le gaz par de petits traita, et l'air de combustion par des points.
Pour évacuer l'humidité on peut se servir de tubes tels que représentés en 11 dans la partie II, ou bien la Maçonnerie externe 12, au l'enveloppe de la cuve, peut être pourvue de conduits 13, à travers lesquels l'hu- dimit est évacuée conjointement avec les gaz de fumée qui s'en vont par l'espace annulaire 14. Cet espace annulaire peut servir en même temps de réchauffeur d'air, du fait qu' on prévoit par exemple de nouveau une cloison ondulée 15, qui est léchée d'un côté par l'air et de l'autre côté par les gaz de combustion. Ltamenée d'air et l'évacuation des gaz de combustion sont disposées de manière que l'air arrive par des conduits 16 qui s'appliquent directement contre la tré- mie et évitent ainsi une inflammation du combustible.
Les gaz sont évacués par un carneau 17 qui est léché sur un côté par l'air de combustion, de sorte que cet air est déjà réchauffé lors de son entrée.
La fig. 5 montre dans ses caractéristiques fonda- mentales la même construction que les deux autres générateurs de vapeur mais en diffère toutefois en ce qu'un générateur de gaz ou gazogène est disposé coaxialement à la cuve, gazo- gène dans lequel le charbon est tout d'abord dégazéifié, les gaz ainsi produits servant au chauffage du générateur de vapeur. De même que dans l'exemple de la fig. 2 le charbon arrive d'un conduit vertical 7 au générateur 18, et les gaz de combustion et l'air de combustion prennent le même
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chemin que dans le cas de la fig. 2. 19 désigne un tuyau @ au moyen duquel de l'air secondaire est conduit à la flamme par des tuyères 20, tandis que le générateur 18 reçoit l'air principal par en bas.
Comme grilles on peut employer des types quelcon- ques de grilles mécaniques connues. On peut ainsi régler la génération de vapeur dans des limites étendues. Le fonc- tionnement de la grille est particulièrement avantageux lors- qu'elle est actionnée par des cames ou dispositifs similaires, qui sont guidés sur une voie circulaire. On engendre de cet- te manière non seulement un mouvement du charbon le long de la ligne périphérique du tube, mais aussi une chute latérale de sorte qu'un retournement fréquent a lieu dans le mouve- ment du combustible.
Mais un autre mode de réglage simple du générateur de vapeur consiste à influencer la descente de combustible frais en faisant varier l'enlèvement des cendres. La fig. 2 montre un exemple d'une disposition de ce genre. A l'extré- mité de la grille 8, on a disposé un cône tournant 21 qui porte une gouttière à cendres 22. Le cône coopère en même temps avec une partie fixe 23 comme brise-scories.
Si on diminue la vitesse de rotation du cône, c'est-à-dire si un ringard fixe enlève une quantité moindre de cendres de la gouttière 22, ces cendres s'accumulent à l'extrémité de la grille et empêchent la descente du combustible, et en conséquence la génération de vapeur est diminuée. En accélé. rant la rotation du cône 21 on peut, au contraire, augmen- ter la production de vapeur par augmentation de l'évacuation des scories. Il est évident qu'on peut appliquer le même mode de réglage pour les générateurs de vapeur d'après les fig. 1 et g.
L'emploi d'une grille en forme d'entonnoir, prin- cipalement pour des lignites, offre l'avantage que dans la progression de la combustion, la surface de grille devient
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plus petite, de sorte qu'on évite dans une très grande mesure le risque d'une fausse amenée d'air.
Les fig. 6 et 7 montrent la construction d'un foyer chargeur automatique pour une chaudière de ce genre.
D'après l'invention, une série de pistons chargeurs est dis- posée autour de la grille circulaire conique et ces pistons pressent le combustible sur la grille. Les divers pistons sont actionnés par une piste courbe annulaire commune, piste qui reçoit un mouvement de rotation d'un dispositif de com- mande. Un foyer mécanique conique 102 est disposé centrale- ment au four 101 avec des cornues 103 à travers lesquelles le combustible est pressé sur la grille. Le combustible des- oend d'une trémie de chargement et tombe devant les pistons
165 Ces pistons sont guidés d'un côté dans les cylindres
106 et de l'autre côté, par leur tige de piston prolongé, dans des paliers 107. Une piste à courbe 108 est disposée centralement à la grille et reçoit un mouvement de rotation du moteur 109 par l'intermédiaire d'un engrenage à vis sans fin 110.
La piste à courbe 108 tourne sur des galets 111 et est guidée latéralement par des pistons 112. La position I montre le piston chargeur dans sa position extrême, et la position II le montre dans sa position interne.
Une difficulté du générateur de vapeur de l'inven- tion réside dans le chargement égal des trémies circulaires 6. Cette difficulté est supprimée par la disposition suivan- te :
Le charbon est d'abord conduit à une trémie préala- ble, d'où il est conduit à une piste circulaire. Une pelle ou racle mécanique mobile par rapport à cette piste enlève de la piste une quantité déterminée de charbon et la verse dans la trémie circulaire. Cette disposition fait qu'il est possible de charger uniformément la trémie circulaire. Le cas échéant on peut, par changement de la vitesse relative entre la pelle et la piste circulaire, régler le chargement de la trémie en dépendance de la charge de la chaudière.
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Dans une variante du générateur de vapeur d'après la présente invention, on a disposé coaxialement à la grille un foyer à tuyère, notamment un foyer à poussier de charbon.
La combinaison du foyer à tuyère et du foyer à grille est con- nue. Mais cette combinaison agit de manière particulièrement favorable en combinaison avec un générateur de vapeur symétri- que à l'axe, car la chaleur de rayonnement du foyer à tuyère peut être distribuée très uniformément sur l'espace de rayon- nement, de sorte qu'on obtient une augmentation de la souples- de de la conduite du feu.
Les fig. 8 et 9 représentent schématiquement des exemples d'exécution du foyer combiné de l'invention. Le gé- nérateur de vapeur 201, qui n'est représenté que par le con- tour de sa cuve, est équipé d'une grille circulaire à char- bon 202 qui sert à couvrir la charge fondamentale. Le fo- yer à tuyère additionnel 204 est disposé, dans les deux exemples, centralement à cette grille ; dans l'exemple de la fig. 8 il est disposé de bas en haut et dans l'exemple de la fig. 9 de haut en bas.
L'ensemble de la construction du générateur permet de réduire considérablement les frais de l'installation, et ce, du fait qu'on monte ce générateur à l'air libre,comme cuve ou puits libre, sans bâtiment de chaudière. Les pertes de chaleur sont réduites à un minimum car la chaleur de ra- yonnement est ramenée au foyer par l'air de combustion et les gaz d'échappement sont utilisés de manière très poussée.
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Steam generator
The present invention relates to the construction of a steam generator and particularly of a steam generator in the form of a vertical vessel or well, of circular or polygonal cross section, without a body or steam space, that is to say. that is, a generator which consists exclusively of a heated tube system, which is arranged in the space of the vessel or well. Of
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generators of this kind which have heretofore had disadvantages in that it has only been possible to obtain a good uniform heat transfer to the pipe system with the aid of special measures . This problem is particularly difficult when it comes to applying large amounts of heat in a short time.
Until now, this problem has only been able to be solved by installing a nozzle furnace. It is true that a good and rapid heat transfer can be obtained in this way, but this result is only obtained by the use of an expensive fuel or by the aid of expensive auxiliary arrangements, for example grinders. coal dust, etc ...
The present invention makes it possible to burn under generators of this type, with such a good efficiency, lump fuels, in particular fuels of inferior quality, such as lignite, and this, because the hearth is arranged in the same axis. than the tank.
The accompanying drawings show schematically, by way of example, some embodiments of the object of the present invention. Fig. 1 shows a steam generator according to the invention, which generator is particularly suitable for heating with coal.
In this steam generator, the grid is conical and has a lower propulsion of the fuel. The coal is conveyed by a conveyor screw 1 to the conical grate 2. This arrangement is particularly favorable for hard coal for the following reasons: the sliding of the coal down on the grate causes the grate surface to increase. more and more for the dreary amount of fuel. The cool coal is conducted far down and the hot gases pass over this coal. As a result, a large distillation zone is formed towards the top which effectively helps
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to good combustion. In space 3 of the tank, the generator tubes, not shown, have been placed.
After leaving the vessel space 3, the combustion gases pass through an annular space 4 in which other heating surfaces have been placed, for example superheater or reheater heating surfaces, and the gases leave the chamber. steam generator by an annular space 5, which can be used as a heating space.
Figs, 2, 3 and 4 show a steam generator which is particularly suitable for heating with wet lignite. With wet lignite there is a problem that the moisture content must be greatly reduced before combustion. This problem can be solved relatively simply in combination with a steam generator according to the invention. In the steam generator of fig. 2, the grate is funnel-shaped and is arranged so that the coal is brought to it under the action of its own weight.
The charcoal is loaded into a hopper 6 and falls from this hopper through an annular space 7 on the funnel grill 8. The combustion gases pass through the bowl space 9, in which the general tubes have been placed. - steam rators, and are conducted, in the same current as the coal, also through the annular space 7.
Fig. 3 shows three different constructions of this heating space In part I, rectangular ducts 8 have been arranged in space 7, which are rationally made of metal. The coal slides downwards in these ducts and is strongly dried in this descent by the hot combustion gases which pass through the intermediate spaces 9. In part II, instead of the rectangular ducts 8, tubes are provided.
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10, which are licked on all sides by the combustion gases.
Part III shows another possible construction of the drying arrangement. In this part the annular space 7 is divided into separate compartments, by means of a corrugated partition, one compartment serving to conduct the coal and the other to conduct the combustion gases. In fig. 3 coal is indicated by intertwined lines, gas by small lines, and combustion air by dots.
To evacuate the humidity one can use tubes as shown at 11 in part II, or the external masonry 12, in the casing of the tank, can be provided with ducts 13, through which the water. dimit is evacuated together with the flue gases which go out through the annular space 14. This annular space can serve at the same time as an air heater, since for example a corrugated partition 15 is again provided, which is licked on one side by the air and on the other side by the combustion gases. The air supply and the exhaust of the combustion gases are arranged so that the air arrives through conduits 16 which apply directly against the hopper and thus prevent ignition of the fuel.
The gases are evacuated through a flue 17 which is licked on one side by the combustion air, so that this air is already heated when it enters.
Fig. 5 shows in its basic characteristics the same construction as the other two steam generators, but differs therefrom in that a gas generator or gasifier is arranged coaxially with the vessel, a gas generator in which the coal is most important. first degassed, the gases thus produced being used for heating the steam generator. As in the example of FIG. 2 the coal arrives from a vertical duct 7 to the generator 18, and the combustion gases and the combustion air take the same
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path than in the case of fig. 2. 19 denotes a pipe @ by means of which secondary air is led to the flame by nozzles 20, while the generator 18 receives the main air from below.
As the grids, any types of known mechanical grids can be employed. It is thus possible to regulate the generation of steam within wide limits. The operation of the gate is particularly advantageous when it is actuated by cams or the like, which are guided on a circular path. In this way, not only movement of the coal is generated along the peripheral line of the tube, but also a lateral fall so that frequent overturning takes place in the movement of the fuel.
But another simple method of adjusting the steam generator consists in influencing the descent of fresh fuel by varying the removal of the ash. Fig. 2 shows an example of such a provision. At the end of the grid 8, there is disposed a rotating cone 21 which carries an ash gutter 22. The cone cooperates at the same time with a fixed part 23 as a slag breaker.
If the speed of rotation of the cone is reduced, that is to say if a fixed ring plate removes a smaller quantity of ash from the gutter 22, these ashes accumulate at the end of the grate and prevent the descent of the fuel. , and consequently the generation of steam is reduced. Fast track. Rant the rotation of the cone 21, on the contrary, it is possible to increase the production of steam by increasing the evacuation of the slag. It is obvious that the same mode of adjustment can be applied for the steam generators according to fig. 1 and g.
The use of a funnel-shaped grate, mainly for lignites, offers the advantage that as the combustion progresses the grate surface becomes
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smaller, so that the risk of a false air supply is avoided to a very great extent.
Figs. 6 and 7 show the construction of an automatic loader hearth for a boiler of this type.
According to the invention, a series of loader pistons are arranged around the conical circular grate and these pistons press fuel onto the grate. The various pistons are actuated by a common annular curved track, which track receives a rotational movement from a control device. A conical mechanical hearth 102 is centrally located in the furnace 101 with retorts 103 through which the fuel is pressed onto the grate. Fuel comes out of a loading hopper and falls in front of the pistons
165 These pistons are guided on one side in the cylinders
106 and on the other side, by their extended piston rod, in bearings 107. A curved track 108 is disposed centrally in the grid and receives a rotational movement of the motor 109 by means of a worm gear endless 110.
The curved track 108 rotates on rollers 111 and is laterally guided by pistons 112. Position I shows the loader piston in its extreme position, and position II shows it in its internal position.
A difficulty of the steam generator of the invention lies in the equal loading of the circular hoppers 6. This difficulty is overcome by the following arrangement:
The coal is first led to a preliminary hopper, from where it is led to a circular track. A mechanical shovel or scraper movable relative to this track removes from the track a determined quantity of coal and pours it into the circular hopper. This arrangement makes it possible to uniformly load the circular hopper. If necessary, it is possible, by changing the relative speed between the shovel and the circular track, to adjust the loading of the hopper depending on the load of the boiler.
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In a variant of the steam generator according to the present invention, there is arranged coaxially with the grid a nozzle hearth, in particular a coal dust hearth.
The combination of the nozzle and grate fireplace is known. But this combination works particularly favorably in combination with an axis-symmetrical steam generator, because the radiant heat from the nozzle furnace can be distributed very evenly over the radiating space, so that an increase in the flexibility of the conduct of the fire is obtained.
Figs. 8 and 9 schematically represent examples of execution of the combined fireplace of the invention. The steam generator 201, which is shown only by the outline of its vessel, is equipped with a circular charcoal grate 202 which serves to cover the fundamental charge. The additional nozzle stove 204 is disposed, in the two examples, centrally at this grid; in the example of FIG. 8 it is arranged from bottom to top and in the example of FIG. 9 from top to bottom.
The overall construction of the generator enables the installation costs to be considerably reduced, due to the fact that this generator is mounted in the open air, as a tank or free well, without a boiler building. Heat losses are reduced to a minimum because the radiant heat is returned to the combustion chamber by the combustion air and the exhaust gases are used extensively.
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