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" Perfectionnements aux foyers chauffés au charbon pulvérisé ".
L'invention faisant l'objet du présent brevet a trait à des perfectionnements au chauffage industriel au charbon pulvérisé, et, plus particulièrement, aux foyers de ce genre pour tous usages, notamment pour le ohauffage des chaudières à vapeur, comportant, entre la chambre de combustion et le cendrier, un écran réfrigérant tubulaire à circulation d'eau destiné, en premier lieu, à provoquer, par absorption de leur chaleur rayonnée, la solidification des particules de cendre fondue tombant de la flamme vers le cendrier, alors
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que lesdites particules sont encore en suspension dans l'at- mosphère du foyer ; en second lieu, à maintenir lesdites cendres à l'état solide et pulvérulent, lorsqu'elles se sont déposées dans le cendrier.
L'invention a pour but principal d'améliorer le fonctionnement des foyers du genre en question, en augmentant, d'une part, la résistance au feu des tubes de l'écran réfrigérant; d'autre part, le pouvoir réfrigérant desdits tubes; et enfin, en rendant sensiblement automatique le nettoyage dudit écran.
Dans les foyers du genre décrit, les tubes de l'écran réfrigérant sont, comme tous les tubes de la chaudière et des faisceaux tubulaires latéraux exposés, comme eux, au rayonnement direct de la flamme, le siège d'une vaporisation intense. Mais les conditions de fonctionnement des tubes d'écran diffèrent de celles des tubes de la chaudière et des parois du foyer sur un point fondamental.
Alors que, dans les tubes dits Il de coup de feu " de la chaudière comme dans les tubes muraux, le renouvellement des couches d'eau en contact avec la paroi chauffée se fait automatiquement, et presque instantanément après le départ de la vapeur dégagée, dans les tubes de l'écran, au contraire, la vapeur s'accumule et chemine dans la partie supérieure du tube, c'est-à-dire contre la paroi recevant toute la chaleur rayonnée par la flamme, tandis que l'eau n'y accède qu'accidentellement, par le jeu de la turbulence, et souvent pas du tout.
La chaleur rayonnée sur la partie supérieure du tube s'évacue donc en partie vers la vapeur qui baigne cette partie intérieurement, et en partie, par conduction le long de la circonférence du tube, vers les parties de la paroi baignées par l'eau. Or du fait que le taux de transmission de chaleur de la paroi métallique à la vapeur est déjà beau-
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coup plus faible que du métal à l'eau, et surtout, que la paroi métallique baignée par la vapeur ne bénéficie pas du refroidissement intense produit par l'absorption par l'eau de sa chaleur latente de vaporisation, l'évacuation de la chaleur absorbée par la face supérieure des tubes d'écran est beaucoup plus lente que dans les tubes de coup de feu de la chaudière.
Il s'en suit que, du moins lorsque.ces tubes sont propres, la partie supérieure de leur paroi prend une température beauooup plus élevée que oelle des autres tubes, et s' en trouve mécaniquement affaiblie.
On a remarqué, en effet, d'abord, que les tubes de 1' écran ont presque toujours tendance à prendre une flèche marquée, surtout quand ils ont une longueur considérable; ensuite, que les éclatements qui se produisent parfois parmi eux ont toujours lieu par déchirure de la paroi supérieure et sensiblement suivant une de ses génératrices.
L'invention corrige ce défaut en renforçant la partie . supérieure de la paroi des tubes d'écran. De plus, par la distribution particulière du métal servant à renforcer les tubes, elle oorrige en même temps un défaut secondaire dans le fonctionnement des tubes d'écran tels qu'ils ont été con- çus jusqu'à ce jour.
Il est bien connu, en effet, que, dans un foyer chauffé au oharbon pulvérisé et muni d'un écran réfrigérant tubulaire, une fraotion importante des cendres qui tombent directement sur lesdits tubes y adhère et s'y entasse. En peu de temps, la couche de cendres sur les tubes atteint une épaisseur telle que le tube ne peut plus en refroidir la surface. Les oendres fondent alors superficiellement, imprègnent les couches sous-jaoentes qui se figent ensuite en une masse assez résistante, qui ne peut être délogée qu'au moyen d'un ringard,
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opération très incommode dans des foyers qui peuvent avoir six à huit mètres de profondeur.
Il est à remarquer qu'à partir du moment où la couche de cendres devient suffisante pour calorifuger la face supérieure des tubes de l'écran, ce dernier perd tout son effet réfrigérant sur les particules en suspension dans la chambre elle-même, et la solidification desdites particules ne se fait plus que tardivement, et souvent imparfaitement, dans le cendrier lui-même.
L'invention consiste essentiellement à donner aux tubes d'écran une section telle qu'elle présente une arête tournée vers la flamme, ladite arête étant suffisamment vive pour n'offrir aux cendres qu'une surface d'appui négligeable.
Comme caractéristique secondaire et facultative, ladite arête peut être flanquée de surfaces métalliques suffisamment inclinées pour que les cendres tendent à glisser dessus et à tomber dans le cendrier, au lieu d'y séjourner comme elles le feraient sur une surface cylindrique.
L'invention sera bien comprise au moyen de la description qui suit et des dessins qui l'accompagnent.
Dans ces dessins :
La figure 1 représente, en coupe, la partie inférieure d'un foyer de chaudière munie d'un écran réfrigérant suivant l'invention.
Les figures 2, 3 et 4 montrent, en coupe suivant la ligne II - II de la figure 1, et uniquement à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de l'invention.
Dans la figure 1, A est la chambre de combustion et B le cendrier, d'un foyer de chaudière chauffée au charbon pulvérisé. Un écran tubulaire composé de tubes 1, préférablement inclinés légèrement pour faciliter le dégagement de la vapeur, sépare la chambre A du cendrier B. Des moyens appro-
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priés sont prévus pour établir une circulation d'eau ou de vapeur dans lesdits tubes. A titre d'exemple, on peut dudgeonner les extrémités desdits tubes 1 dans des collecteurs d'ali- mentation et de dégagement 3, reliés eux-mêmes avec les corps de la chaudière d'une façon quelconque, par exemple par des tubes d'alimentation 4 et de dégagement 5.
De même, les collecteurs et 3 peuvent être reliés respectivement à des faisceaux de tubes tapissant intérieurement les parois de la chambre de combustion. On peut également remplacer les collecteurs 2 et 3 par de simples boîtes de jonotion reliant, par exemple, un tube d'écran aveo un ou plusieurs tubes muraux. Enfin, on peut même éliminer l'un ou l'autre des oollecteurs, ou les deux, en prolongeant le tube d'écran le long de l'une ou des deux parois du foyer, auquel cas seule la partie du tube formant l'écran de cendrier pourrait comporter l'arête tournée vers la flamme décrite ci-dessus.
Il est également possible d'agencer l'éoran de cendrier comme économiseur, en l'insérant entre la pompe d'alimentation et la chaudière,; et même comme surchauffeur à rayonnement, en le faisant parcourir uniquement par de la vapeur.
Enfin, on peut le rendre complètement indépendant de la ohaudière, en l'alimentant au moyen d'une pompe spéciale et en évaouant l'eau chaude ou la vapeur produites pour des usages quelconques.
Dans les modes de réalisation indiquéis, à titre d'exemple, dans les figures 2, 3 et 4, on remarquera surtout l' arête 9 tournée vers la flamme, qui constitue la oaraotéristique principale de l'invention, ainsi que les surfaces in- clinées qui en sont une caractéristique facultative.
Dans la figure 2, l'invention est réalisée en rapportant sur la face supérieure du tube 1, par exemple par soudure, une pièce 9 de section telle qu'elle présente l'arête
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7 au feu. La pièce 9 peut avantageusement être conformée pour épouser la surface du tube en sa partie oentrale 10, et comporter sur ses flancs un biseau de chaque côté pour ménager la place pour le métal d'apport 11. On devra, naturellement, prévoir pour la soudure 11 proprement dite une section suffisante pour assurer l'écoulement facile de la chaleur reçue par la pièce 9 vers les parois du tube 1.
La pièce 9 peut être oontinue sur toute la longueur du tube 1, comme indiqué dans la figure 1, ou être divisée en tronçons de longueur appropriée, dans le but de réduire les effets du retrait du métal d'apport. Dans le cas où la pièce 9 est continue, il pourra être utile, dans certains cas, de donner au tube 1 une oourbure initiale appropriée, par exemple une certaine convexité de la face supérieure sur laquelle doit s'effectuer la soudure, afin que le retrait du métal d'apport ait pour effet de redresser ledit tube. Les contraintes internes du métal résultant de l'opération de soudure s'atténueront rapidement après la mise en service du tube, sous l'action de la chaleur du foyer.
Les réalisations indiquées dans les figures 3 et 4 sont obtenues par laminage ou étirage du tube sur mandrin, en partant d'une ébauche de forme appropriée. Dans ces réalisations, la masse de métal formant l'arête 7 et les surfaces 8 fait corps avec la paroi du tube.
La réalisation de la figure 4 a le désavantage d'exiger un poids de métal beaucoup plus élevé que les autres, mais l'avantage très net de présenter au rayonnement à la fois des cendres en suspension dans la chambre et à celles qui reposent déjà dans le cendrier des surfaces absorbantes de 73 % plus étendues que dans les cas précédents. Il est donc possible que l'on puisse, dans ce cas, augmenter notablement l'écartement des tubes de l'écran et en diminuer
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proportionnellement le nombre.
D'autre part, on 'peut obtenir une section réduisant notablement le poids de métal exigé par la réalisation de la figure 4, en coupant les arêtes inférieures suivant les lignes pointillées 12. On sacrifierait ainsi une partie importante de la surface absorbante du tube.
Enfin, une forme de réalisation de l'invention qui n'a pas été représentée dans les dessins consisterait à remplacer la pièce rapportée 9 de la figure 8 par une simple ailette longitudinale verticale à faces parallèles, soudée au tube suivant une méthode connue. De même, on pourrait rapporter une ailette semblable sur la face inférieure. Le but de ces ailettes serait principalement de donner de la rigidité au tube, car l'effet de renforcement de la paroi du tube serait à peu près négligeable.
Dans les réalisations indiquées dans les figures 3 et 4, si l'on désire dudgeonner les tubes dans les collecteurs il faudra en tourner les extrémités, pour leur donner une surface extérieure cylindrique. Toutefois, on pourrait réaliser la liaison entre le tube et le collecteur de toute autre manière, par exemple, par soudure.
Il est à remarquer, dans les réalisations indiquées dans les figures 2, 3 et 4, d'abord, que la face du tube d'écran exposée au rayonnement direct de la flamme a été renforcée à tel point que les éclatements dans cette région deviennent impossibles; ensuite, que la rigidité du tube a été considérablement augmentée; et finalement, que les surfaces destinées à absorber le rayonnement des particules de cendre restent'automatiquement propres.
Il est évident que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux formes de réalisation décrites et représentées dans les dessins, sans pour cela sortir du cadre de
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l'invention. A titre d'exemple, la forme du canal intérieur des tubes d'écran peut n'être pas circulaire. Il suffirait pour cela de changer la forme du mandrin. De même, un tube suivant l'invention pourrait être réalisé en déformant convenablement, à chaud ou à froid, un tube de section circulaire à l'origine. Il suffit, pour réaliser l'invention, que l'écran comporte des tubes présentant chacun, en section, une arête orientée vers la flamme du foyer.