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" Perfectionnements aux installations pour la prodo.c- tion de la vapeur comprenant une ou plusieurs chau- dières à tabès d'eau et des réchauffeurs d'air ".
Actuellement dans les chaudières pour la produc- tion de la vapeur utilisant de l'air réchauffé pour la combustion on se sert de très grandes températures d'air Tout particulièrement, lorsqu'on emploie des r échauf- :Cours du type dit rotatif, les températures de l'air montent souvent au-delà de 300 C, la température des gaz d'échappement avant le réchauffeur étant d'environ 375 C On a trouvé qu'en introduisant de l'air, ainsi réchauf- fé à une température élevée,
dans la chaudière on ob- tient une combastion très vive. @out particulièrement dans les chaudières munies d'une grille sans fin on peut faire 'briller dans le foyerune quantité de charbon @ bien plus considérable en augmentant ainsi la capacité
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de production de la chaudière. Toutefois, dans ce cas
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la température dans le foyer augmente considérabler:ent ce qui nécet-sita de donner nu rrvotement on briquou du foyer des caractéristiques réfrautnires plu.s élevées.
Dans une chaudière du type habituel, on tend à obtenir une combustion aussi complète que possible dans le foyer même, avant que les gaz de combustion soient refroidit par la surface de chauffe de la chaudière, c'est-à-dire par les carneaux, les tubes à eau., etc..
Afin d'obtenir une telle combustion complète dans le foyer, on a cherché pendant les dernières années, à augmenter de plus en plus la hauteur de ce dernier et tout particulièrement dans les chaudières à tabes d'eau..
Toutefois, si les parois du. foyer sont faites en bri-
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ques, ces parois dans le cas mentionné, offren:à la flnmrnA des uu.rf1\ues do rnd i1\t ion très prnndos et les tabes à eaa disposée dans la partie supérieure da foyer ne constituent plus qu'une faible partie de la surface qui limite l'intérieur du foyer, en comparaison avec lesdites grandes surfaces des parois de ce foyer.
De ce qui vient d'être dit il suit que la chaleur cédée par radiation ne sera pas aussi élevée que cela
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auL ddult-tililti, l'tult,;lt: ait un radiât Ion clr.uit ruJ.al.l- ver#nt aigu.. uomne des grandes quantités de chalearye peuvent pas être U6(L,US par radiation, il s'ensuit à l'intérieur du foyer aie teiupécature très élevée, d'où résulte que le revêtement en briques sera soumis à des grandes fatigues. Afin d'éviter ces inconvénients on a proposé de disposer los tu.bos à eau verticalement le long des parois du foyer. toutefois, cette disposition présente le désavantage de compliquer la construction de la chaudière qui sera bien plus difficile à nettoyer.
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En Outre, les gaz qui passent le long des parois da foyer ainsi refroidies seront trop froide.il pour permet- tre une combustion complète.
En outre, la température dans la partie centrale du foyer et sur la partie centrale de la grille est en- core trop élevée en raison de @ l'opacité partielle de la flamme et, grâce à cette raison, la combustion n, cet endroit est plue rapide' et la grille et oxpoaéo à une usure plus grande en raison de la chaleur intense.
Si dans ces conditions, on introduit dans le foyer à travers la grille ou d'une autre manière quelconque de l'air réchauffé, les désavantages qui viennent d'être mentionnés seront encore accrus, les températures à l'intérieur du foyer devenant encore plus élevées. e qui vient d'être dit ci-dessus à propos des désa- vantages d'utiliser l'air réchauffé dans les installa- tions de production de la vapeur des types précédemment connue est encore vrai en service forcé lorsqu'on n'u- tilise pas l'air réchauffé, l'utilisation de l'air réchauffé étant en soi une sorte de service forcé.
La présente invention a trait aux installations pour la production de la vapeur comprenant une ou plu- sieurs chaudières à tubes d'eau et soit. objet princi- pal est de supprimer les désavantages qui viennent d'ê- tre mentionnés, de sorte qu'on puisse obtenir une tem- pératare normale du foyer, dans le cas da sarvice for- cé, lesavantages qui résultant do l'utilisation de l'air réchauffé en ce qui concerne l'économie de la' chaleur pouvant être complètement utilisés dans le but d'obtenir une capacitéplus grande de l'installation de production de la vapeur.
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Un autre objet de l'invention est de construire la chaudière tubes a'eau. d'une certaine manière ap-
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propriée et uo lu 3CI,lbl.TlEiL' aveu un l'Óu1mu.:I?.i.'(!Ul' d'air afin d'obtenir an tout, simple et peu. couteaux, ay ai an rendement élevé et étant en même temps économique.
L'invention consiste principalement dans le fait que le foyer de la chaudière est divisé en deux com-
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partir#nts au. moyen de tabes d'eau radiants, disposés aa voisinage de la coache supérieure du. combustible et clans JF-f3qilelq l'A l'll! pet vrJ1 f)l'P(> ou o1!nnffpfI, UP8 (10111'" partinents ayant des hauteurs différentes, le comparti- ment d'une hauteur plus grande étant placé au-dessus du compartiment de la hauteur plus faible. De préféren- ce, la forme du. foyer est telle que sa section diminue de bas en haut soit d'une manière continue, soit par échelons.
Sur les dessins annexés on a représenté à titre d'exemples des modes de construction d'après la présen- te invention comprenant d'autres caractéristiques de l'invention.
Sur ces dessins :
La figure 1 est une coupe verticale suhématiqae d'une chaudière à tubes d'eau construite d'après la présente invention.
La figure 3 est une coupe faite par la ligne II-II de la figare 1.
La figure 3 est une coupe verticale d'une chau- dière à tubes d'eau d'après la présente invention manie d'un réchauffeur d'air du. type rotatif connu en lui- même .
La figure 4 est une vue en élévation de face de
C la chaudière représentée sur la figure 3.
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La figure 5 montre la manière de disposer les ser- pentins du surchauffeur dans la chaudière représentée sur les figurée 3 et 4 et
La figure 6 montre un autre mode de construction d'une installation de production de la vapeur d'après la présente invention.
Dans le mode de construction représenté sur les figures let 2, on voit, en 10 la grille sans fin et en 11 les tubes à eau, ces derniers étant, d'après la pré- sente invention disposés de manière à diviser le foyer en deux compartiments ou zones 12, 13 situés l'on au- dessus de l'autre. Ces tubes à eau peuvent être appelés tubes à eau radiants pour les distinguer des autres tu- bes à eau disposés de la manière habituelle.
Les gaz de combustion ne sont brûlés que partiol- lamant dans le compartiment ou la zone inférieure] 12.
Ces gaz sont ensuite refroidis par la radiation des ta- bes Il en venant en contact direct avec ces tubes. Les gaz ayant traversé les tubes à eau radiants, la combus- tion est complétée dans le compartiment 13 dans lequel, par conséquent, la température va augmenter comme suite de cette combustion. La chaleur additionnelle ainsi ap- parue peut toutefois être facilement transmise par ra- diation à la chaudière non seulementvers le haut, mais également vers le bas dans le sens des tubes à eau ra- diants 11, ce qui évite au revêtement en briques du foyer d'être porté à dos températures trop élevées.
On voit sur la figure 2 que les gaz de combustion en passant vers le haut à travers les tubes 11 seront uniformément refroidis et seront distribués au-dessus de tout le foyer.
Les tubes à oau 11 sont soumis à des radiations
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de tous les cotés. i'oat d'abord, on sait que de tels tabes soumis à des radiations directes des flammes absorbent la chaleur d'une manière très efficace, la formation de la valeur dans ces tabes étant par consé- quent bien supérieure par unité de surface de chauffe que dans d'autres tubes de la chaudière qui ne sont pas soumis à la radiation directe.
On peut obtenir dans les chaudières existantes à tabes d'eau compor- tant des foyers modernes de grande hauteur une formation de vapeur considérablement accrue en disposant des tubes d'eau radiants c'après l'invention, la capacité de la chaudière étant par ce fait augmentée d'environ de 20 à 40%, cotte augmentation dépendant de la maniera dont sont construites les autres parties des chaudières.
On peut calculer que dans de tels tubes soumis à la radiation directe il se produit une formation de la va- peur d'environ 300 kilog par mq, la formation de vapeur dans les autres parties de la chaudière n'étant que de 40 à 50 Kilog . par mq.
Les tubes d'eau radiants 11 étant six fois ou. da- vantage, plus efficaces que les autres tubes à eau. de la chaudière, à l'exception de la rangée inférieure des tubes situés au-dessus du. compartiment 15 du. foyer, il est facile de prouver qu'une très grande partie de la chaleur développée dans le foyer est absorbée par le sdits tubes 11. En supposait que la température do combustion théorique du foyer d'une chaudière est de 2000 U, mais qu'en raison des radiations cette tempé- rature n'est pratiquement que de l600 C, on peut obte- nir une température de combustion théorique de 2000 C en introduisant l'air de combustion à une température de 400 C.
Si, dans ces conditions on place dans la chau-
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dière des tabès à eau.11, ces tabès absorberont une quantité de chaleur correspondant à l'augmentation de la température de 400 C, de manière que la température de la chaudière soit normale, c'est-à-dire de 1600 C.
400 C sont cédés par radiation vers le haut dans le sens des tubes à eau. qui existaient avant, 400 C étant absor- bés par radiation autour des tabes à eau. inférieure 11.
On voit sur les figures que lesdits tabes 11, soumis à ano radiation d'on-dessous aussi bien que d'au-dessus formeront un moyen plus efficace pour abaisser la tempé- rature du foyer que les tubes à eau placés dans la par- tie supérieure du foyer qui ne sont soumis qu'à une ra- ddation d'en dessous.
Par conséquent, il est possible, en choisissant d'une manière appropriée le nombre de tubes à eau 11, de maintenir la tempésature du foyer à une valeur dési- rée quelconque, même lorsq-'on utilise de l'air forte- ment réchauffé. Il est également possible, en c:hoissis- sant d'une manière appropriée le nombre desdits tubes, d'obtenir une température suffisamment élevée dans la compartiment 13, de manière à permettre à la combustion de s'effectuer complètement dans ce compartiment.
On a remarqué toutefois que le compartii#nt 13 doit titre plus grand que le compartiment 12. On se propose intentionnellement de ne pas permettre que la combustion complète s'effectue dans le compartiment 13,mais soit effectuée pour la plus grande partie dans le comparti- ment 13. Grâce au. fait que la combustion n'est pas com- plète dans le compartiment 12, on évite dans ce compar- timent des températures trop élevées.
Les tues 11 sont disposés de préférence d'une ma- nière telle que la hauteur du compartiment 12 diminue
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dans le sens de l'introduction de combustible, ce qui présente l'avantage de permettre au charbon frais qui est introduit dans le foyer d'être facilement cnflummé, une hauteur de flamme suffisante étant permise à l'en- trée pour permettre à ce combustible d'atteindre la température d'inflammation. Lorsque le dégagement des gaz du charbon a été effectué, une telle hauteur de flamme n'est plus nécessaire, et pour cette raison, la distance entre la grille, et.les tubes 11 diminue de manière à correspondre à la diminution du. dégagement des gaz du. charbon pendant le temps de la combustion.
Dans certains cas, on préfère construire le foyer de manière à former un ou plusieurs compartiments de combustion au-dessus du compartiment supérieur 13, ces compartiments supplémentaires étant séparés du. comparti- ment 13 ainsi que l'on de l'autre par des tubes à eau. radiants , d'une manière semblable h (;elle qui est utili- sée pour diviser les compartiments 12 et 13.
Dans le mode de construction représenté on n'a mon- tré qu'une seule rangée de tubes à eau radiants 11.
(Toutefois, il est évident qu'on peut prévoir plusieurs rangées de ces tubes placées très près l'une de l'autre fini effectuent ensemble la division du. foyer de la ma- nière précitée. Dans ce cas les tubes d'une rangée sont de préférence placés de manière à se trouver immédiate- ment au-dessus des espaces formés entre les tubes de la rangée qui se trouve au-dessous.
Dans le moue de construction représenté sur les figures de 3 à 5, les chiffres de référence 10,11, 12 et 13 indiquent les marnes organes que sur les figures 1 et 2. Un groupe de tubos à eau 14 est placé au-dessus du. compartiment 13 et- est relié aveu le collecteur d'eau
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15 et le collecteur de vapeur 16. Les tubes à eaa ra- diants 11 sont également reliés aveu ces doux collec- tours au moyen de tuyaux 17. lestuyaux arrières 17 sont entourés par une matière non conductrice 18, les tuyaux antérieurs 17 étant munis d'un revêtement en matière non conductrice seulement sur les côtés opposés au foyer, afin d'assurer la circulation désirée.
Le sur chauffeur de la chaudière est disposé au-des- sus da groupe de tubes formé par les tabes à eau 14. Ce surchauffeur est constitué par des serpentins 19 qui sont reliés à des collecteurs 20 et sont disposés de ma- nière à se superposer comme on l'a représenté plus par- ticulièrement sur la figure 5. D'autres tubes à eau 21 sont placés au-dessus du sur chauffeur et sont reliés res- pectivement avec les collecteurs à eau et à vapeur 15 et 16 au moyen des tuyaux 24, entre lesquels sont placés les serpentins 19 du surchauffeur, Le collecteur de va- peur 23 est relié avec le dôme de vapeur 26 de la chau- dière.
Comme on le voit sur la figure 3 la longueur des tubes diminue vers le haut, de sorte que la distance entre les collecteurs d'eau et de vapeur devient de plus en plus faible. Cette disposition donne aux gaz une vitesse uniforme entre les tubes à eau, le volume. des gaz de combustion diminuant au fur et à mesure que ces gaz se re fro idissent.
Les gaz de combustion du foyer se dirigent vers le haut entre les tubes à eau et les serpentins du sur- chauffour à trnveru un passage 27et passent dans la moitié supérieure du réchauffeur 28, qui est du type rotatif nt sont ensuite expulsas à travers la chominée 31 par Lui ventilateur 29 actionné par un moteur 30. La moitié inférieure du réchauffeur 28 est traversée par
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l'air d'une manière connue , cet ni!:' étant soufflé à travers le réchauffeur à l'pide d'on ventilateur 32, dans le sens indiqué par la/flèche 33.. Ce ventilateur actionné par le moteur 34 permet d'obtenir la pression d'air nécessaire.
La moitié inférieure du réchauffeur communique par l'orifice d'échappement d'air réchauffé 35 avec une chambre à air 36 disposée transversalement sur la partie antérieure de la chaudière, cette chambre à air servant de préférence, en même temps de couvercle pour le collecteur à vapeur 33, grâce à quoi tous les tuyaux de connexion de ce collecteur de vapeur peuvent être rendus accessibles pour l'inspection. L'air chaud arrive de la chambre à air 36 au. foyen à travers des passages 37 disposés sur les cotés opposés de la chaudière et passe d'un coté dans les boites à vent 38 disposées entre les parties supérieure et inférieure de la chaîne sans fin 10 et d'autre part, à travers des orifices percés dans ces passades 37, dans le compartiment sapé- rieur 13 du foyer.
Des dispositifs à aubages fixes 39 destinés à donner à l'air une direction déterminée'sont insérés dans ces ouvertures de manière à imprimer à l'air secondaire an mouvement de rotation ou de toarbil- lo@@ement. A l'intérieur clou pansages 37 sont placées des plaques de guidage 40, des registres 41 étant pré- vus à l'extrémité supérieure de ces plaques pour régler la distribution de l'air chauds
La section transversale de l'espace de la chaudière dans lequel s'effectue la combastion diminue vers le haut comme'on le voit sur la figure 3. Par conséquent, la longueur de la chaudière devient de plus en plus faible dit la vitesse d'écoulement des gaz d'échappement reste constante.
Les gaz s'échappant d'une manière
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continue vers le haut, les variations de direction d'é- coulement de ces gaz étant sapprimées, ce qui procare
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doo E1 V11'r;ta oonoictérrtlileu. O()tté1 (l:1.t1!.)t)it1on to.xc1 ua- perflus des dispositifs supplémentaires pour diriger les gaz entre les tabes.Ltinconvénient de tels dispositifs de guidage dans les chaudières provient du fait que ces dispositifs sont truies sous l'action de la température considérable qui règne dans l'espace dans lequel s'ef-
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fot:1u.e la oom1>tu11; ion. Co (161;1 nvantar;o, oet par uonu 6 (ll1. 0 nt supprimé et une accumulation des scories et des cendres à l'intérieur du système des tuyaux de la chaudière est également évitée.
En construisant les chaudières de la manière qui vient d'être décrite, ce qui donne à celles- ci, vues de côté, une forme triangulaire , on peut dis- poser le réchauffeur d'air à l'emplacement le plus ap-
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proprié et lo relier avec In chaudière h l'aide des connexions aussicourtes que possibles.
La chaudière est de préférence construite d'après les principes généralement connus dans le système de
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Babcock-Wilcox.
Sur la figure 3 on a représenté également le dia- gramme des températures de la chaudière.
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Sur in quantité de chaleur développée dans le com- part iment inférieur 12 de la chaudière, par suite de la combustion qui a lien dans ce compartiment, 1% envi- ron est évacué avec les cendres ; lestubes à eau radiants 11 absorbent une quantité de chaleur a égale environ à 24% de la quantité totale de la chaleur développée dans le foyer. On voit nettement sur le diagramme qu'une com- bastion complémentaire intense a lieu dans le comparti- ment supérieur 13. Les tubes à eau et les serpentins du surchauffeur absorbent/ une quantitéde chaleur b qui s'é-
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lève environ à 55>'o. Les pertes ç¯ dues à la radiation
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sont d'environ 2 1/2 %.
Par cens écrient, la quantité de chaleur d qui pénètre dans le réchauffe or est de 19,8% de la quantité totale de la chaleur développée dans le foyer. La quantitéde chaleur f reçue par le réchauf-
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fear est d'environ 13,, l'rir uonuéllu611t Icu Ixtrtes e de chaleur dans la cheminée so it réduites à 6, 8%-
Dans le mode de construction représenté sur la fi- gare 6, on voit en 10 la grille sans fin, en 11 les tu- bes à eau radiants, et en 12 et 13 respectivement les compartiments inférieur et supérieur du foyer. Les tubes, à eau sont représentés en 14, le collecteur d'eau en 15 et le collecteur de vapeur en 16. Ce dernier est relié
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avec le dôme de vapeur 26. Les serpentins du sl1rchallf- ear sont représentés en 19.
On voit en 28 le réchaaf- fear d'air qui dans ce cas est constitué par un réchauf- ear da type -TajangstrOm. On voit en 37 le passage pour l'air réchauffé et en 39 un dispositif à ambages fixes destiné à imprimer à l'air secondaire un mouvement de rotation ou de tourbillonnement.
Le mode de construction de la figure 6 est un exem- ple pratique d'une installation de production de vapeur modernisée d'après le principe de la présente invention.
L'installation était constituée primitivement par deux chaudières à vapeur semblables à celles représentée sur
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ln ú.titH:S lu..\11-l1tHH:llilj tir, úh'1'l'lrl ",h'1Ut11''11 Mut a1J,JtJIJ6 un. économiseur et au-dessus de chaque économiseur est placé un réchauffeur tubulaire d'air. es réchauffeurs fonc-
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tionnement d'après le principe de récupératiçn.
En combinant cette installation avec an réchauffeur d'air du type Zjangstr3m, en introduisant l'eir chaud au-dessus de la grille sous forme de courants tourbil- lonnants et en insérant des tubes à eau radiants, il est
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possible d'obtenir la même production de le vapeur par unité de temps qutavant avec une seulement des chaudiè- res. En outre, l'espace occupé par l'installationpeut être considérablement réduit en hauteur puisque les éco- nomiseurs et les réchauffeurs tubulaires deviennent su- perflus.