BE464886A

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Publication number: BE464886A
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Description

"Echangeur de chaleur, en particulier surface chaude de vaporisation pour générateurs de vapeur fonctionnant avec des combustibles contenant des cendres"
L'invention concerne un échangeur de chaleur, en particulier une surface chaude de vaporisation pour des générateurs de vapeur à chambre de combustion suralimentée, fonctionnant avec des coinbustibles contenant des cendres, en particulier du poussier de charbon.

Dans les échangeurs de chaleur, spécialement dans les chaudiè- res à vapeur, qui fonctionnent avec des combustibles à forte taneur en cendres, par exemple avec du poussier de charbon, il est de règle de refroidir les gaz chauds, avant leur entrée dans les faisceaux de tubes de l'échangeur de chaleur, jusqu'à un point tel que la scorie soit durcie et ne puisse plus adhérer aux tubes.

Une exception est constituée par les générateurs de vapeur travaillant avec un foyer sous pression et qui comportent alors des chambres de combustion tellement petites qu'il est impossible de prévoir, aux parois de celles-ci, une surface de refroidissement suffisante pour refroidir ainsi les gaz de chauffe jusqu'à la température de solidification des scories. Dans ce cas, la scorie se trouve donc encore à l'état liquide lorsqu'elle entre, avec les gaz chauds, dans les surfaces chaudes de vaporisation.

Afin d'empêcher néanmoins un dépôt de scories sur les canaux à gaz chauds

et une fonction de nids sur les tubes, il faut se conformer à des règles nettement définies, telles que révélées par le brevet suisse 229.163 Les conditions principales pour l'échangeur de chaleur sont par conséquent la linéarité de l'axe du tube, la suppression de tout obstacle dans le flux de gaz chauds et une vitesse élevée d'écoulement des gaz chauds. De plus, les inévitables surfaces à ricochet doivent être maintenues aussi petites que possible et doivent être disposées de telle façon qu'elles puissent âtre aisément nettoyées.

L'objet de l'invention consiste en une construction spéciale de ces échangeurs de chaleur ou vaporisateurs. Selon l'invention, ceux-ci sont constitués par des tubes sur lesquels les gaz chauds agissent de l'extérieur et qui débouchent dans des pièces transversales communes, ces dernières étant agencées de telle façon qu'on peut en enlever aisément les dépôts de scories qui pourraient s'y fixer. Les divers tubes de chauffe sont avantageusment assemblés sous forme de plaques, ou bien ils forment des corps cylindriques. Plusieurs de ces plaques ou cylindres peuvent être assemblés de manière à former un bloc.

Les dessins annexés montrent quelques exemples de réalisation de l'objet de l'invention.

Fig. 1 montre une vue en élévation d'un vaporisateur constitué par des plaques de tubes,
Fig. 2 montre une vue d'au-dessus, partiellement en coupe, de ce vaporisateur,
Fig. 3 montre une coupe à travers les tubes,
Figs. 4 et 5 montrent deux exemples d'exécution des pièces transversales communes supérieures, un coupe à travers quelquesunes de celles-ci,
Figs 6 et 7 montrent, respectivement en élévation et en vue d'au-dessus, des exemples de réalisation sous la forme d'échangeurs de chaleur cylindriques;

Fig. 8 montre une vue en plan d'un exemple de disposition d'un bloc de plaques de tubes de chauffe par rapport à la chambre de combustion d'un générateur de vapeur à foyer sous pression,
Fig. 9 montre une vue en coupe suivant la ligne A-A de Fig.8,
Fig. 10 montre une vue en coupe suivant la ligne B-B de Fig. 8, et
Fig. 11 montre une variante de la forme d'exécution selon Fig. 3.

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Le parcours des gaz chauds est indiqué par les flèches x Les tubes de chauffe 1 sont agencés en rangs serrés les uns à côté des autres. La pièce transversale inférieure 2 sert à l'amenée de l'eau à vaporiser ou de circulation, tandis que le tube transversal supérieur 3 forme l'échappement commun du mélange de vapeur et d'eau. Les tubulures de raccordement correspondantes sont 4 et 4' pour l'entrée, et 5 et 5' pour la sortie. Afin d'empêcher une adhérence de scorie entre les tubes, les creux entre les tubes (voir Fig. 3) sont bouchés par une pièce de remplissage ou par de la soudure 6.

Les canaux à gaz chauds ont une section transversale rectangulaire allongée. 11s sont traversés à vitesse très élevée (jusque 200 m/sec, et plus) par le gaz chaud, de sorte que tout dépôt de scorie est rendu impossible, la scorie, qui se saisit au contact des parois refroidies, étant plutôt granulée et portée vers le bas, où elle est séparée dans le collecteur de scories qui est raccordé au vaporisateur.

Afin que les dépôts de scories aux faces frontales des faisceaux de tubes puissent également être rendus inoffensifs, les tubes transversaux supérieurs sont recouverts par des tubes protec teurs, comme dans le cas de la Fig. 4, par exemple des bouts de tubes semi-circulaires 7, qui sont soudés sur les pièces transver- sales et sont avantageusement établis en une matière résistant à l'oxydation, de préférence une matière résistant également au soufre, même aux températures élevées (au-dessus de 600 C), ou bien ces tubes transversaux supérieurs sont rendus plans, comma montré en Fig. 5, et les divers éléments sont réunis en un bloc, de telle façon qu'il suffit simplement d'y faire passer de temps en temps un outil de forme appropriée pour enlever les scories adhérentes.

Les tubes protecteurs sont utilement établis de manière à pouvoir être aisément remplacés, afin de pouvoir facilement renouveler ceux qui ont .été fortement attaqués par érosion et oxydation, et sur lesquels frotte l'outil de décrassage en les usant mécaniquement. En donnant à la pièce transversale une forme légèrement trapézoïdale, c'est-à-dire que sa section transversale la plus étroite se trouve à l'endroit supérieur pouvant être atteint avec les instruments de nettoyage, on évite que de grands morceaux de scorie ne puissent se conicer à l'intérieur des canaux.

Il est avantageux que les pièces transversales inférieures ne fassent pas non plus fortement saillie par rapport aux tubes de chauffe invididuels dans la direction d'écoulement des gaz chauds contenant des cendres, puisque de telles parties saillantes de la section transversale donneraient l'occasion aux cendres volantes de produire leur action destructrice par érosion.

Au lieu de réunir les tubes sous la fourme de plaques, ils

peuvent être assemblés de manière à former des cylindres auxquels on donne des diamètres différents et qui sont agencés les uns . l'intérieur des autres, de manière à former des canaux annulaires pour les gaz chauds. La Fig. 6 montre une vue en élévation d'un tel vaporisateur, tandis que la Fig. 7 en montre une vue d'au- dessus. Dans ce cas, les pièces transversales sont des anneaux dont la section transversale peut être établie selon Fig 4 ou selon Fig. 5.

Dans le but de réaliser un très bon refroidissement de ces bagues collectrices ou pièces transversales, le canal supérieur,
8 en Fig. 4, peut étre desservi par un système spécial d'eau de refroidissement. On peut par exemple utiliser de l'eau froide d'alimentation à cet effet.

Dans le cas des faisceaux de tubes cylindriques, on bouchera également les creux entre les tubes, conformément à la Fig. 3 Dans la plupart des cas, il suffit de prévôir cette protection 3 contre les scories sura peu près la moitié de la longueur des tubes, les creux entre les tubes pouvant subsister sur la partie inférieure des tubes.

En vue de maintenir les effets d'érosion et les dépôts de cendres volantes aussi faibles que possible, il est avantageux d'établir les plaques à tubes de chauffe de telle façon qu'il ne se produit pas d'étranglement sensible du flux de gaz chauds perpendiculairement aux plaques (Fig. 8 et 10).

A cet effet, il est utile que, dans la mesure où les conditions le permettent, les plaques à tubes de chauffe 9 s'étendent, suivant la direction B-B de l'axe longitudinal de leur section transversale totale rectan- gulaire, à l'intérieur de la chambre de combustion 10, sur tout le diamètre de celle-ci. Dans le cas où, les puissances de la chaudière étant faibles, il n'est toutefois pas nécessaire de mon- ter des plaques à tubes de chauffe aux côtés étroits du paquet ou bloc 9 sur toute la longueur du diamètre de la chambre ae combus- tion, il est avantageux de disposer, à l'endroit de l'espace de la chambre de combustion qui n'est pas rempli à ces côtés étroits,

des dispositifs de guidage tels que par exemple ces tôles de gui- dage pour diriger le flux de gaz chauds, tout au moins de conduire les tubes 11 de la paroi de la chambre de combustion plus près du bloc 9, tel que montré en Fig 11. La chambre de combustion 10 est rétrécie vers. le bas et conduit les gaz chauds suivant leur direction d'écoulement à l'intérieur du bloc 9 formé de plaques à tubes de chauffe, de telle façon que l'effet d'érosion et la possi- bilité de dépôt de la cendre volante sont ramenés à un minimum.

.La direction la plus favorable de l'écoulement des gaz chauds est également indiquée en Fig. 9 et 10. Des trémies de dépôt pour les cendres et scories sont indiquées en 12.

Claims

REVENDICATIONS. EMI5.1 ¯..........¯¯..¯¯...........¯¯..¯....¯..¯¯..¯..... ..¯ 1 - Echangeur de chaleur, en particulier surface chaude de vaporisation pour des générateurs de vapeur à chambre de combustion suralimentée, fonctionnant avec des combustibles contenant des cendres, en particulier du poussier de charbon, caractérisé en ce qu'il est constitué par des tubes (1) sur lesquels, les gaz chauds agissent de l'extérieur et qui débouchent dans dès pièces transversales. communes (2, 3), ces dernières étant agencées de telle façon qu'on peut en enlever aisément les dépota de scories à l'aide de moyens auxiliaires mécaniques.

2 - Echangeur de chaleur suivant revendication 1, caractérisé en ce que les tubes (1) sont réunis sous la forme de plaques qui, étant assemblées sous la forme d'un bloc (9), forment des canaux à gaz chauds, qui ont une section transversale rectangulaire allongée.

3 - Echangeur de chaleur suivant revendication 1, caractérisé'... en ce que les tubes sont assemblés sous la forme de cylindres qui, étant agencés concentriquement l'un dans l'autre, forment des. canaux à gaz chauds, qui ont une section transversale annulaire (Fig. 6 et 7) 4 - Echangeur de chaleur suivant revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les pièces transversales (3) ont une section transversale trapézoïdale (Fig. 5).

5 - Echangeur de chaleur suivant revendications 1 et ,2 au 5, caractérisé en ce que les pièces transversales (3) présentent, du coté de l'entrée des gaz chauds, une section transversale semi-circu- la.ire (7) (Fig. 40 6 - Echangeur de chaleur suivant revendication 1, caractérisé en ce que la partie des pièces transversales. (3), qui est située du Côté de l'entrée des gaz chauds, est refroidie par un courant spécial d'eau de refroidissement (8).

7 - Echangeur de chaleur suivant revendication 1, caractérisé en ce que les creux entre chaque paire de tubes, de vaporisation sont bouchés sur au moins la moitié de la. longueur des tubes, par des dép8ts de soudure (6) ou analogues, afin d'éviter l'adhérence de scories (Fig. 3) 8 - Echangeur de chaleur suivant revendications 1 et 2 ou 3, caractérisé en ce que les plaques à tubes de chauffe sont pourvues, à leurs parties exposées au dépôt de scories et à l'érosion, spécialement aux pièces transversales supérieures (3), de tubes protecteurs en matière résistant à l'oxydation, de préférence en matière résistant également au soufre, même aux températures élevées (au-dessus de 6000 C).

@ <Desc/Clms Page number 6> 9 -Echangeur de chaleur suivant revendication 8, caractérisé en ce que les tubes protecteurs sont établis sous la forme de demitubes (7) soudés sur les pièces transversales (3).

10 - Echangeur de chaleur suivant revendications 1 et 8, caractérisé en ce que les tubes protecteurs, spécialement ceux agencés devant les pièces transversales (3), sont montés de manière à pouvoir âtre remplacés aisément.

11 - Echangeur de chaleur suivant revendications 1 et 2 ou 3 et 8, caractérisé en ce que les pièces transversales inférieures (2) sont établies de telle façon que leur section transversale ne présente pas de parties saillantes par rapport à la direction d'écoulement des gaz chauds.

12 - Echangeur de chaleur suivant revendications 1, 2 et 8, caractérisé en ce que les plaques à tubes de chauffe sont conformées de telle façon qu'il ne se produit pas d'étranglement sensible du flux de gaz'.chauds perpendiculairement aux plaques.

13 - Echangeur de chaleur suivant revendication 12, caractérisé en ce que les plaques à tubes de chauffe s'étendent, suivant la direction (B-B) de l'axe longitudinal de leur section transversale totale rectangulaire, à l'intérieur de la chambre de combustion (10), sur tout le diamètre de celle-ci.

14 - Echangeur de chaleur suivant revendication 1?, caractérisé en ce que les plaques à tubes de chauffe ne s'entendent pas, suivant la direction (B-B) de l'axe longitudinal de leur section transversale totale rectangulaire, sur toute la longueur du diamètre de la chambre de combustion, et en ce que des dispositifs de guidage sont prévus aux cotés étroits du bloc de plaques, lesquels dispositifs servent à conduire le flux de gaz chauds vers les surfaces de chauffe du bloc.