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" Procédé et dispositifs pour la protection de rampes de soufflage dans les chaudièreà vapeur tubulaires "
Pour conserver les faisceaux tubulaires des chaudières à vapeur en état de propreté et pour enlever les suies qui se déposent constamment sur leurs tubes, on utilise à l'heure aotuelle des souffleurs, à vapeur généralement, placés à proximité des faisceaux et dont les jets de vapeur présentent assez de force, de développement et de longueur pour faire disparaître les cendres et les suies au fur et à mesure qu'elles se déposent,
Certains de ces souffleurs ne pénètrent dans le foyer de la chaudière qu'au moment de leur emploi, mais il ne ramonent efficacement que le long des parois.
D'autres sont disposés à
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demeure dans le foyer, et sont alors maintenus généralement par des colliers sur les faisceaux tubulaires ; ils sont constitués par des rampes fixes ou tournant autour de leur axe, munis de tuyères alignées, mais ils présentent l'inconvénient de se déformer très rapidement sous l'action de la chaleur des gaz du foyer, (sauf dans le dernier parcours des gaz), en entraînant la déviation des jets de vapeur, ce qui provoque l'éclatement des tubes et l'arrêt des générateurs.
On a cherché, conformément à la présente invention, à éviter ces inconvénients en refroidissant ces rampes de soufflage pendant leur fonctionnement, et on a eu l'idée d'utiliser l'eau et la vapeur circulant dans les divers éléments des ohaudières pour opérer ce refroidissement des rampes de soufflage mises à cet effet en contact aussi étroit que possible avec l'un ou l'autre ou avec plusieurs de ces éléments formant ainsi "source froide".
Le débit horaire des chaudières à vapeur modernes, qui peut atteindre entre 20 et 120 m3 suivent la surface de chauffe, représente en effet, au contact des corps cylindriques, des collecteurs ou des faisceaux de tubes vaporisateurs ou de surchauffeurs de ces chaudières, une source froide constituée par un volume d'eau ou de vapeur considérable, dont la température varie avec la pression du timbre, mais est généralement inférieure d'au moins 1.000 C à la température des chambres de combustion. Les gaz ont dans la chambre de combustion une tempé-
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rature d'environ 1.500 C et sortent de la chaudière à 350 C environ, ayant abandonné ainsi à la source froide approximativement 1.200 C en traversant les faisceaux vaporisateurs et surohauffeurs.
En mettant par oonséquent les rampes de soufflage en contact étroit avec les corps cylindriques, collecteurs, ou tubes de faisceaux tubulaires de chaudières parcourus par de l'eau ou de la vapeur à une température toujours inférieure et parfois très inférieure à celle des gaz de combustion qui oiroulent à leur niveau, on arrivera,, comme il est facile de le comprendre, à enlever à ces rampes tout l'excédent des oalories qu'elles reçoivent de ces gaz et qui tend à permettre leur déformation.
Ce refroidissement sera surtout intensif à proximité de la chambre de combustion, dans les zones où les gaz de combustion sont à leur température la plus élevée, car, là, les différences de température entre oes gaz et la source froide seront maxima.
Dans les zones où les gaz de oombustion ont leur température la plus faible, dans les derniers faisceaux vaporisateurs par exemple, on pourra au besoin ne prendre aucune précaution spéoiale pour assurer la conservation des rampes de soufflage qui ne sont pas soumises aux mêmes risques de déformation.
Le refroidissement aussi intense que possible des rampes
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de soufflage par les éléments de chaudière (corps cylindriques, coliecteurs, tuoes) formant autant de sources froides, sera assuré de préférenoe en développant autant que possible les surfaces de contact entre les rampes et ces éléments grâce à l'emploi de supports condutcteurs ou de pièces de fixation ou d'assemblage conductrices reliant les rampes à ces éléments avec un développement de leurs surfaces de contact d'autant plus grand que les gaz de combustion sont plus chauds.
On aura intérêt également à ajuster étroitement les rampes le soufflage, leurs supports ou pièces de fixation ou d'assemblage au contact de la source froide, car la conducti- bilité est toujours fortement diminuée par toute solution de continuité. Les supports et pièces de fixation et d'assemblage devront donc, autant que possible, épouser parfaitement le contour des tubes et autres éléments constituant la source froide.
On pourra utiliser aussi dans certains cas le rayonnement des éléments formant source froide, notamment dans les zones ou la température des gaz se rapproche de celle de cette source froide, (par exemple dans certains faisceaux surohauf- feurs), et à munir alors les rampes de soufflage d'ailettes ou autres dispositifs analogues, de grande surface de développement, destinées à augmenter les surfaces (en contact avec les rampes) exposées à ce rayonnement de la source froide. nfin, des revêtements oalorifuges en matériaux réfraotaires pourront isoler en outre les surfaces métalliques des
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rampes et de leurs supports ou pièces de fixation et d'assemblage pour les préserver de la chaleur et du rayonnement du foyer.
- Grâce au procédé objet de l'invention, la majeure partie des calories absorbées par les appareillages métalliques qui enrobent ou supportent les rampes sont transmises au circuit des générateurs. Les rampes et leurs pièces d'assemblage et de fixation peuvent être considérées, dans ces conditions, comme des éléments conducteurs qui transmettent à la vapeur des calories dégagées par les gaz et les pertes insignifiantes qui peuvent en résulter ne font que réduire celles des fumées.
De plus, ce procédé permet toujours de placer les rampes à n'importe quel niveau sur le parcours des gaz et de les rapprocher des faisceaux qui ont le plus tendance à s'enorasser, car l'emplacement des souffleurs varie su.ivant le type des chaudières, le mode de combustion employé et la nature du combustible. Avec des jets convenablement dirigés, le tonnage de vapeur nécessaire pour le ramonage est fortement diminué.
En tirant le meilleur parti possible de la circulation de l'eau ou de la vapeur dans les chaudières, de la surface et de la conductibilité des pièces métalliques ajustées sur les parois froides, du rayonnement froid des surchauffeurs, du parcours plus ou moins tortueux des gaz de combustion au travers des faisceaux de tubes vaporisateurs ou surchauffeurs et, enfin, du pouvoir isolant des revêtements réfractaires, on peut obtenir une intensité de refroidissement des rampes de soufflage parfai-
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tement suffisante pour que la température de ces dernières ne dépasse pas sensiblement la température de l'eau ou de la vapeur contenue dans la chaudière.
Suivant le type des générateurs, la position des souffleurs et les précautions à prendre pour assurer leur parfaite stabilité, les dispositions adoptées pour l'application pratique du procédé pourront différer, mais la réalisation des appareillages utilises sera toujours basée sur le refroidissement des rampes, de leurs pièces d'assemblage, attaches et supports, par l'ean ou la vapeur circulant dans les corps cylindriques, les collecteurs$ les tubes vaporisateurs ou surchauffeurs de la chaudière : les rampes, ainsi continuellement refroidies, étant à l'abri de toute déformation et pouvant, par suite, ramoner en toute sécurité les faisceaux qui sont le plus exposés aux risques d'encrassement.
Aux dessins ci-joints, on a représenté, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes de réalisation de supports et de dispositifs de fixation et d'assemblage des rampes de soufflae sur des éléments de chaudières formant source froide.
Dans ces dessins :
Fig.1 et 2 sont des vues en coupe longitudinale et transversale d'une rampe de soufflage ; Fig.3 et 4 sont des vues en élévation et en coupe transversale montrant le montage de rampes de soufflage sur des collecteurs inférieurs de chaudières;
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Pig.5 et 6 sont des vues de détail des dispositifs de fixation de la rampe sur les tubes;
Fig.7 et 8 sont des vues de détail des dispositifs de fixation de rampes de soufflage montées suns des collecteurs supérieurs de chaudières (fig,8 étant une coupe par A -A de fig.7); Fig.9 est une vue de détail en coupe par l'arrière du montage d'une rampe de soufflage sur un collecteur de chaudière à tubes horizontaux;
Fig.10 et 11 sont des vues en coupe par B-B et C-C de fig.9;
Fig.12 et 13 sont des vues en coupe transversale et en élévation représentant le montage d'une rampe de soufflage sur la crête d'autel d'une chaudière à trois corps ;
Fig.14 est une vue en coupe par D-D de fig.13;
Fig.15 à 17 sont des vues en coupe d'un support de rampe de soufflage monté sur tubes de chaudières (fig.15 et 16 étant des vues en coupe par E-E et F-F de fig.17).
Fig.18 et 19 montrent des applications de ce montage d'une rampe de soufflage sur tubes inclines et verticaux; Fig.20 est une vue de détail en coupe d'un dispositif évitant les déformations des rampes montées sur tubes verticaux par exemple..; Fig.21 est une vue en coupe du détail du montage d'une rampe de soufflage sur tubeshorizontaux;
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Fig.22 est une vue en coupe par G-G de fig,2l; Fig.23 et 24 sont des vues en coupe et en plan montrant' le montage d'une rampe de soufflage entre des tubes de surchauf- feurs ;
Fig.25, -!6, et 27 sont des vues de détail de la fixation de la rampe sur sa traverse, dans la variante oi-dessus (fig.25 étant une coupe par H-H de fig.26 et fig.27 une vue en plancoupepar l'axe;
Fig.28 et 9 sont des vues de détail en coupe de la fixation de la traverse sur les tubes vaporisateurs (fig.29 étant une vue en coupe par I-I de fig.28). les rampes de soufflage 1 sont constituées de préférence (fig.1 et 2) pur une série de tronçons successifs, en acier moulé ou forgé, portant une ou des rangées de tubulures filetées :. pour le vissage et le soudage des tuyères 3. Chaque tronçon de rampe est fileté à ses deux extrémités et deux trontons consécutifs sont reliés entre eux par un manchon fileté intérieurement 4. Ces manchons 4 sont soudés de plus en 5 sur les extrémités des tronçons de rampe.
Les figures 3 à 6 représentent le mode de fixation des rampes de soufflage sur un collecteur inférieur A ordinaire de chaudière à vapeur à trois corps. Chaque rampe 1, disposée entre deux rangées successives de tubes vaporisateurs Bl et B2, se prolonge d'une extrémité à l'autre du collecteur A avec lequel elle est, tout le long, en contact étroit.
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Elle est maintenue de place en place sur les tubes vaporisateurs à l'aide de colliers métalliques 5, munls de parties saillantes 7 leur permettant de prendre appui à l'arrière sur les tubes vaporisateurs B1, et munis à l'avant de tiges file- tées 8 recevant un palonnier métallique 9 qui prend appui sur les tubes vaporisateurs B3. Des écrous 10 permettent de serrer le tout en place.
L'ensemble de chacun des supports métalliques de fixation ainsi constitue est enrobé dans un appareillage réfraotaire calorifuge 11, qui le préserve contre l'action des gaz et du rayonnement du foyer tout en réservant libre la direc- tion des jets de vapeur.
Les figures 7 et 8 représentent le mode de fixation des rampes de soufflage sous un collecteur supérieur C ordinaire de ohaudière à vapeur à tubes verticaux.
Chaque rampe 1, disposée entre les deux rangées suc- aessives de tubes vaporisateurs B1 et B2, se prolonge encore d'une extrémité à l'autre du collecteur C, avec lequel elle est, tout le long, en contact étroit.
Elle est maintenue de place en place sur les tubes vaporisateurs à l'aide de supports métalliques formés de pièces 12 munies de crochets 13 s'emboîtant dans des oreilles 14 solidaires de la rampe; oes pièces 12 comportent également des tiges filetées 15 sur lesquelles on enfile des palonniers 16 avec interposition de cales d'épaisseur 17 qui augmentent encore
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le contact avec les parois froides des tubes vaporisateurs et qui facilitent l'ajustage et le serrage. Des éorous 18 servent à serrer les pièces 12 - 17 - lô sur les tubes vaporisateurs.
Le tout est enrobé dans un appareillage réfractaire calorifuge 19, qui est suspendu à la tête en forme de T des pièces 12 et qui protège le support métallique contre le oontaot des gaz et le rayonnement du foyer, tout en réservant libre la direction des jets de vapeur.
Dans le cas de chaudières à tubes horizontaux (fig.9 à 11) chaque rampe de soufflage 1, toujours accolée en contact étroit avec le collecteur D, est fixée aux tubes B1 par une pièces 20 serrée au moyen de vis 21. Des chaînages métalliques 22 relient les supports ainsi constitués à des palonniers 23 serrés sur une autre rangée de tubes B2 grâce à des colliers 24 et à des écrous 25. 26 sont encore des appareillages réfrao- taires et calorifuges protégeant le tout.
Les figures 12 à 14 montrent le mode de fixation des rampes de soufflage sur les orêtes d'autel des chaudières à trois corps.
Chaque rampe 1 est au contact étroit du bouilleur cylindrique inférieur A de la chaudière, et elle est emboîtée dans des pièces 27 en métal, descendant jusqu'au protège couvre- joints E du corps A sur lequel elles sont maintenues par des palonniers 28 vissés sur oes protège couvre-joints qui peuvent soutenir de la laine minérale 29 destinée à combler les vides, ^
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Les pièces 27 portent en outre des crochets 30 qui reçoivent des biellettes 31 maintenant les pièces réfraotaires E' des arêtes d'autel destinées à compléter l'isolement,et à éviter les aourt-oirouits sous les bouilleurs.
Des appareillages en briques réfraotaire et (ou) béton 32, appuyés sur les tubes vaporisateurs B, recouvrent la partie supérieure des pièces 27 sauf dans la direction des jets de vapeur.
Dans certains cas, les rampes de soufflage devront être directement fixées aux tubes des faisceaux vaporisateurs, que oes derniers soient verticaux, horizontaux ou inclinés.
Dans ce oas, les supports métalliques des rampes 1, peuvent être constitués (fig.15 à l?) par des palonniers 33 serrés sur les tubes vaporisateurs B par des pièces 36 enserrant la rampe 1; des oales d'épaisseur 37 peuvent encore, et pour les mêmes motifs que précédemment, être intercalées entre oes pièces 36 et les palonniers 33. 38 sont les appareillages protecteurs, réfraotaires et calorifuges, maintenus par les têtes en forme de T des boulons 34.
Les figures 18 et 19 montrent l'application de ces supports sur tubes inolinés ou verticaux.
Dans la fig.20 qui montre l'application de ce mode de fixation des rampes de soufflage sur tubes verticaux, on a représenté des bielles 39 travaillant à la traction et servant à éviter les déformations horizontales des rampes.
Ces bielles 39 sont amarrées sur des crochets 40 portés
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par la rampe 1 de soufflage et fixées de l'autre côté par des palonniers 41 sur des tubes B peu exposés à la chaleur.
Les figures 21 et 22 représentent un autre mode de fixation des rampes de soufflage sur tubes, horizontaux cette fois-ci. La rampe 1 est maintenue. l'aide de palonniers 42 s'appuyant sur les tubes B et serrés à l'aide de vis 43 se vissant dans la rampe, et avec interposition de cales de réglage 44, 45 sont des pièces de métal coiffant la tête des vis 43.
Les figures 23 et 24 représentent en coupe verticale et en plan, le montage d'une rampe de soufflage entre les tubes ? d'un sur chauffeur de vapeur,
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On sait que les faisceaux surohauffeurs, qui sont traversés par toute la vapeur produite par le générateur, constituent un réseau compact beaucoup plus serré que celui des tubes vaporisateurs et à l'abri du rayonnement de la chambre de combustion. A proximité de la sortie de vapeur, la température de la source froide représentée par les surohauf- feurs est, en général, deux fois plus élevée que la température de l'eau contenue dans les corps cylindriques et les faisceaux vaporisateurs, mais le volume et la vitesse de circulation de la vapeur sont augmentés dans les mêmes proportions.
Au droit des faisceaux surohauffeurs, où la température des gaz peut atteindre 800 à 1,000 C, les rampes de soufflage 1 sont portées par.des traverses 46 sur lesquelles elles
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sont fixées (fig.25 à 27) par l'intermédiaire de palonniers 47, de pièces 48 et-de boulons 49. 50 sont des appareillages réfractaires protégeant ces supports métalliques. 51 sont des murettes qui, de place en place, servent à oaler les traverses 46.
Ces dernières sont épaulées à leurs extrémités sur les tubes vaporisateurs B de la chaudière à l'aide de supports analogues à ceux servant à la fixation des rampes de soufflage sur ces tubes et comportant par exemple (fig.24,28 et 29), des palonniers 52 serrés à l'aide de pièces 53 et de vis 54 sur les tubes B; les pièces 53 présentent un pan incliné 53' contre lequel porte'l'extrémité des traverses 46 (fig.23).
Les rampes 1 de soufflage portent de préférence des ailettes 55 (fig.24,26,27) qui augmentent la résistance au flambage et la surface offerte aux radiations relativement froides émises par les surohauffeurs. Ces ailettes ont d'ailleurs aussi pour but de maintenir rectilignes les rangées de tubes surchauffeurs F, dont les déformations sont, dans ce cas particulier, beaucoup plus à oraindre que celles des rampes de soufflage.
Les traverses 46 peuvent également recevoir des peignes pour maintenir l'éoartement des tubes surchauffeurs.
Il y a lieu de bien préciser encore que toutes les formes de réalisation de supports ou dispositifs de fixation ou d'assemblage des rampes de soufflage sur ou avec les éléments de chaudière formant source froide qui ont été décrits
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ci-dessus, n'ont été donnés qu'à titre non limitatif; l'on peut envisager, en effet, sans sortir du cadre de l'invention, toue autres dispositifs conducteurs de fixation ou d'assemblage de rampes assurant ou présentant, pour les rampes et pour euxmêmes, un contact étroit, aussi étendu que possible, et avec le moins de solutions de continuité possible, avec la source froide.
REVENDICATIONS
1. Procédé de protection des rampes de soufflage dans les chaudières à vapeur tubulaires, caractérisé en ce que l'on opère le refroidissement de ces rampes par contact conducteur direct ou indirect de celles-ci avec les éléments de la chaudière dans lesquelles circulent de l'eau ou de la vapeur à une température sensiblement inférieure à gelle des gaz de combus- tion et qui forment ainsi "source froide".