BE465328A - - Google Patents

Description

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  MÉMOIRE DESCRIPTIF 
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION la Société dite : BABCOCK & WILCOX LIMITA Perfectionnements aux   générateurs   de vapeur tubulaires. Demande de brevet aux Etats-Unis d'Amérique du 14 Juin 1941 en faveur de Mr. A.E.   RAYNOR.   



   Cette invention se rapporte à des générateurs de vapeur tubulaires du type comportant un foyer susceptible de fonctionner au combustible pulvérisé, pourvu à sa partie inférieure d'un dispositif pour recueillir des matières incombustibles à l'état solide et comprenant une série de chambres verticales susceptibles d'être chauffées séparément, munies de parois aménagées pour être refroidies par circulation de fluide dans des tubes de parois et raccordées à un parcours de convexion, l'un des buts étant de créer une chaudière efficace, d'installation et d'entretien économiques.

   Un autre but est de fournir des chaudières dans lesquelles la production de vapeur peut être assurée avec un rendement élevé de la combustion d'un bout à l'autre d'une gamme de charges très étendue et dans lesquelles la surchauffe peut être réglée d'une manière   simple.   



   Dans un générateur de vapeur tubulaire du type spé-   cifié,   le foyer, suivant la présente invention, est divisé en deux chambres, dont une éloignée et une seconde rapprochée du parcours de convexion, par une cloison qui comporte des tubes s'étendant verticalement entre deux corps cylindriques, dont un corps inférieur ou à liquide et un corps supérieur ou à vapeur et liquide, disposés horizontalement, directement en dessous et au-dessus de la cloison, respectivement, leurs axes longitudinaux étant parallèles au plan de la cloison, et raccordés à leurs extrémités par des tubes de descente, tandis qu'un passage est établi pour la circulation des gaz de la première chambre à la seconde,

   et communique avec le parcours de convexion et qu'en dessous des deux chambres est ménagée une trémie avec goulot d'évacuation des cendres s'étendant dans une direction transversale par rapport au corps cylindrique à liquide. 



   On va Maintenant décrire l'invention à titre d'exemple en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: 
Figure 1 est une vue en coupe verticale longitudi-   nale   d'un générateur de vapeur, suivant la ligne I-I de la figure 2;      

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Figure 2 est une vue en coupe verticale transversale suivant la ligne II-II de la figure 1 ; 
Figure 3 est une vue en coupe verticale transversale suivant la ligne III-III de la figure 1; 
Figure 4 est une coupe horizontale à plus grande échelle, suivait la ligne   IV-IV   de la figure 1 ; 
Figure 5 est une coupe horizontale, à plus grande échelle aussi, suivant la ligne   V-V   de la figure 1 ;

     Figure 6 est une vue en coupe horizontale suivant la   ligne VI-VI de la figure 1, montrant la disposition relative du corps cylindrique, des brûleurs, du réchauffe-air et du caisson à travers lequel l'air secondaire passe pour aller aux brûleurs. 



   Dans le générateur de vapeur représenté, les chambres de combustion 10 et 12 sont séparées par une cloison 46 formée par une paroi de tubes directement raccordés à leurs   extrémités   supérieures à la chambre d'eau du corps cylindrioue de vapeur et eau 48. Les tubes de la cloison 46 sont raccordas à leurs extrémités inférieures au corps cylindrique d'eau 54 situé en- dessous des chambres de combustion 10 et 12. Les tuyaux de descente de plus grand diamètre 50 et 52 (voir figure 2) re- lient les   extrémits   du corps cylindrique de vapeur et eau 48 au corps d'eau 54. 



   Les tubes vaporisants qui constituent la paroi avant de la chambre de combustion 10 et les parois latérales des chambres de combustion 10 et 12 sont également raccordés par leurs extrémités inférieures au corps cylindrique d'eau 54. Par exemple, les parois latérales 60   et 62   (voir figure 2) compren- nent les tubes de paroi   verticaux/du   corps cylindrique d'eau 54 par l'intermédiaire des collecteurs 72, 74 et des tubes 76, 78. 



   Les parties   Inférieures   des tubes 64 et 66 s'étendent le long des côtés inclinés 68 et 70 d'une trémie à cendres et sont re- courbées sous les parties inférieures de celle-ci de manière à communiquer avec les collecteurs 72 et 74. 



   Le mélange d'eau et de vapeur qui s'élève dans les tubes des parois latérales 64 et 66 arrive dans les collecteurs supérieurs 80 et 82   d'où   il est envoyé par les raccords tubu- laires 85, 86 et 87, 88 respectivement, dans le corps cylindri- que 48. 



   Pour la paroi avant 90 (figure 1) l'eau venant du corps submergé 54 est envoyée par le conduit 92 dans le collecteur inférieur de paroi 94. De ce collecteur elle s'élève dans les tubes de paroi vaporisants 96 pour arriver au collecteur supé- rieur 98   d'où   elle est conduite en même temps que la vapeur en- gendrée par les tubes du ciel 100 au corps cylindrique 48. 



   Le collecteur d'eau intérieur 102 à la paroi arrière du murage reçoit l'eau du corps cylindrique 48 et agit comme un intermédiaire au moyen duquel cette eau est amenée aux tubes de paroi arrière 106 établis le long de la paroi 108. En un point intermédiaire les tubes 106 sont recourbés de manière à   prsen-   ter des sections inclinées sur l'horizontale formant un écran 112 qui s'étend en travers de l'entrée des gaz vers le parcours de convexion. Au-delà de cet écran les tubes se redressent verti- calement pour établir la paroi 114 qui sépare le parcours de   ¯Qonvexion   de la   chanbre   de combustion 12.

   La vapeur engendrée 64 et 66, dont l;;s extremités inférieures reçoivent de l'eau 

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 dans ces tubes passe dans le collecteur supérieur de parai arrière 120 et de là par les tubes du ciel de chambre 122 au corps cylindrique 48 de la manière indiquée sur la figure 1 des dessins. 



   La cloison 46 qui sépare les chambres de combustion 10 et 12 comprend les tubes de paroi 130 et 132, dont les premiers communiquent avec le corps cylindrique 54 sur l'un de ses côtés et les derniers également mais de l'autre côté, comme c'est indiqué sur la figure 1. Les deux rangées de tubes 130 et 132 sont recourbees l'une vers l'autre au-dessus du corps cylindrique 54 de telle sorte qu'elles présentent des sections   134   et 136 inclinées sur l'horizontale de haut en bas. 



  Pour empêcher l'accumulation de particules de cendre sur le corps cylindrique 54 et autres raccords tubulaires connexes, les sections de tubes inclinées 134 et 136 sont recouvertes de blocs de fonte 138. Au-dessus des sections 134 et 136, les tubes 130 et 132 se dirigent de bas en haut en une rangée unique vers la zone des sorties de gaz 20 à 28. On forme ces sorties de gaz en recourbant certains   de;tubes   de manière à les faire sortir de l'alignement de la rangée unique en les déportant à l'intérieur de la chambre de combustion 12 tandis que quelques-uns des tubes restants sont recourbés d'une manière semblable vers la chambre de combustion 10. Une pareille conformation des tubes pour ménager les sorties de gaz est indiquée particulièrement sur les figures 1 et 5. 



   Des batteries de brûleurs à charbon pulvérisé 14 et 16 sont établies au sommet des chambres de combustion 10 et 12. 



  Lorsque les deux batteries de brûleurs sont en fonction, les gaz de combustion passent de la chambre de combustion 10 par les sorties de gaz 20 à 28 dans la partie inférieure de la chambre 12, où ils sont rejoints par les gaz de combustion provenant de cette dernière. Les gaz combinés s'élèvent alors en travers du surchauffeur tubulaire et des éléments de l'économiseur dans le parcours de convexion pour se diriger ensuite dans un carneau ou conduit 30 menant à un réchauffe-air 32. Sur la figure 1, cette circulation des gaz est indiquée par les flèches 34 à 43. 



   Ainsi que le montre la figure 2, les sorties de gaz 20 à 28 de la chambre de combustion 10, sont situées partiellement dans la zone de séparation des cendres. Ainsi, les gaz de combustion et leurs produits en suspension dans la chambre 10 suivent, en descendant, un trajet relativement long au cours duquel ils sont soumis à l'effet réfrigéra.nt des parois de la chambre, tandis que les gaz qui passent au travers des ouvertures 20 à 28 décrivent leur courbe en un point situé à proximité de l'extrémité inférieure de la chambre de   combus-   tion .Ces deux faits créent des conditions favorables à la séparation des particules de cendre qui, après avoir été refroidies par la trémie et les tubes des parois, se déposent à l'état solide dans la fosse à cendres 133.

   Les chambres de combustion 10 et 12 délimitées par les longues parois droites verticales comportant des tubes reliés au système de circulation de la chaudière, permettent un fonctionnement à des degrés élevés d'absorption de chaleur. 



   Le fond de la trémie, à réfrigération par circulation d'eau, représentée sur la figure 2 s'étend de la chambre de combustion 10, au-delà de la cloison séparatrice 46, en travers du fond de la chambre de combustion   12   et en-dessous du parcours de convexion. Le fond de la trémie et la fosse à cendres peuvent pour ainsi dire être établis d'une manière continue en 

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 travers de la partie inférieure du   générateur ,   à part une interruption causée par le corps cylindrique d'equ 54 et les tubes de la cloison 46. 



   Sur les figures 2 et 3, la fosse a cendres 133 est   représentée   comme pourvue d'une sole 135 inclinée de haut en bas vers une rigole d'écoulement 137.   Normalement   la fosse à cendres est fermée par les portes 139 qu'on peut ouvrir pour   procder à   l'enlèvement périodique des cendres qu'on évacue dans la rigole 137. 



   Comme le montrent les figures 2 et 5 des dessins, un vide est laissa entre chacun des bords verticaux de la cloi- son séparatrice 46 et les parois latérales 60 et 62. Ces vides servent à égaliser les pressions entre les chambres de combus- tion 10 et 12 lorsque   les'brûleurs   de l'une des chambres ne se trouvent pas en action. Les vides présentent   également   de l'importance pour tenir compte des brusques changements qui peuvent survenir dans les conditions de pression des chambres de combustion. 



   La vapeur engendrée dans les parois tubulures des chambres de combustion est séparée de l'eau dans le corps cylindrique 48 et passe par les conduits 140 et 142 dans le collecteur 144 du surchauffeur. Ce collecteur est dispos^ de l'un des côtés du parcours de convexion et communique au moyen des sections tubulaires 146 avec les serpentins tubulaires des sections 148 et 150 du surchauffeur. La vapeur circulant dans ces serpentins passe dans le collecteur de sortie 152 du sur- chauffeur et de là, par les conduits 154 et 156 à l'un des   côts   du modérateur de température 158. De l'autre côté de ce dernier, la vapeur, conditionnée au point de vue de la   température,   passe par les conduits 160 et 162 dans le collecteur d'entrée 164 de la section de surchauffeur 166.

   Du collecteur de sortie 168 de cette section, la vapeur passe par un conduit 170 au point d'utilisation. 



   L'eau d'alimentation passe par la soupape 180 au con- duit 182 et de là au collecteur d'entrée 184 de l'économiseur. 



  De ce collecteur l'eau est envoyée par les serpentins de la section à contre-courant 186 de l'économiseur dans un collecteur intermédiaire 190qui pourrait aussi être   considéré   comme un collecteur d'entrée pour les serpentin de la section à circula- tions parallèles 192 de l'économiseur. L'eau d'alimentation, con-   jointement avec la vapeur qui y est engendrée, passe des serpentins de la section 192 de l'économiseur au collecteur de sortie   194 de ce dernier, et se rend de là par les conduits 196 au corps cylindrique 48. 



   La chambre de combustion du type divisé représenté, contribue à la souplesse du fonctionnement sous charge variable en raison du contrôle sélectif de la combustion dans les cham- bres de combustion séparées 10 et 12. Par suite de ce chauffage sélectif au moyen des brûleurs 14 et 16 on peut faire varier largement le rapport entre la chaleur libérée et la chaleur ab- sorbée par les parois des chambres de combustion et il s'ensuit que le contrôle sélectif de la combustion dans les chambres de combustion séparées peut être appliqué pour effectuer le réglage du degré de surchauffe de la vapeur. 



   Pendant les périodes de faible charge de la chaudière, par exemple, on peut réduire l'allure de la combustion dans la chambre 10 ou mettre celle-ci pour ainsi dire hors de service tandis qu'on pousse l'allure de la combustion dans la chambre 12. 



    @   On remarquera que la souplesse du fonctionnement 

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 est favorisée non seulement du fait de la présence de deux chambres de combustion à chauffage indépendant, mais aussi parce que les chambres de combustion sont dissemblables au point de vue de leurs caractéristiques thermiques. Ainsi les parcours de gaz réduits entre le sommet des chambres de combustion 10 et 12 et l'entrée dans le parcours à convexion présentent des longueurs différentes de telle sorte que les parois tubulaires assurent à des degrés différents le refroidissement des gaz brûlés provenant des brûleurs respectifs des deux chambres et, en service, on peut coordonner l'allure de la combustion dans les chambres 10 et 12 avec les différents degrés d'absorption de la chaleur dans les deux parcours pour maintenir une surchauffe prédéterminée.

   Par un choix judicieux de l'allure de la combustion dans les deux chambres on peut répondre aux conditions de la surchauffe et de la charge sur une gamme étendue entre les limites de la capacité des parois tubulaires pour refroidir les cendres du combustible à un point suffisant pour produire leur   dép8t   à l'état solide dans le fond à trémie de la chambre de combustion. 



   Le corps cylindrique 48 et les collecteurs supérieurs des parois d'eau sont suspendus par des tirants ou des étriers 220, 221, 222 et 223 aux poutrelles   226,   227 et 228 de la charpente en acier du gros-oeuvre et tous les éléments soumis à une pression qui sont combinés avec les parois des   chambres   de combustion sont ainsi supportés dans des conditions qui leur permettent de se dilater librement de haut en bas. 



   L'espace entre les tubes 100 et 122 qui constituent le ciel des chambres de combustion et le corps cylindrique 48 est fermé par les parois 240 à 244 (figure 1) qui sont combinées avec d'autres parois 245 à 263 (figure 6) pour former un caisson à labyrinthe combiné à travers lequel l'air secondaire peut être amené aux batteries de brûleurs 14 et 16. La disposition représentée du réchauffe-air 32, des brûleurs 14 et 16 et du caisson avec labyrinthe combiné est telle qu'il suffit d'adjoindre un très faible réseau de conduits supplémentaire au labyrinthe et caisson, combiné pour conduire l'air secondaire du réchauffe-air aux brûleurs. 



   La figure 6 représente particulièrement la disposition relative du corps cylindrique 48, des batteries de brûleurs 14 et 16, du réchauffe-air et du labyrinthe à travers lequel l'air secondaire passe du réchauffe-air aux brûleurs. Le réchauffe-air qui se trouve à peu près dans la même zone horizontale que les brûleurs et est disposé très près de ceux-ci est du type tubulaire où les gaz de combustion passent dans des tubes verticaux. 



  L'air secondaire après avoir circulé autour de ces tubes passe autour du carneau du gaz de combustion 30 et le long des courts conduits latéraux 270 et 272 pour arriver au caisson et labyrinthe combiné au sommet de la chambre de combustion comme c'est indiqué par les flèches sur la figure 6. Les lumières à air secondaire pour les brûleurs 16 sont entourées par les enveloppes 280 à 283 qui sont combinées avec des jeux de régulateurs de débit 290 à 293. D'une manière semblable les lumières à air des brûleurs 14 se trouvent à l'intérieur des enveloppes 300 à 303 dont l'entrée est commandée par des régulateurs d'air 310 à 313. 



   La disposition compacte des brûleurs à combustible et du réchauffe-air par rapport aux éléments connexes du générateur de vapeur a non seulement pour effet de diminuer le coût de l'installation en réduisant le réseau. de conduits à un minimum, mais aussi de réduire les pertes de chaleur et en   général   de donner lieu à un rendement élevé. 



    @  

Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1) Générateur de vapeur tubulaire pourvu d'un foyer susceptible de fonctionner au combustible pulvérise muni 1 la partie inférieure d'un dispositif pour recueillir les matières incombustibles à l'état solide et comportant une série de cham- bres de combustion verticales à chauffage indépendante dont les parois sont susceptibles d'être refroidies par circulation de fluide dans des tubes de paroi et qui sont raccordées à un par- cours de convexion, caractérisé en ce que le foyer est subdivisé en deux chambres de combustion, l'une éloignée et l'autre rappro- chée du parcours de convexion, par une cloison qui comprend des tubes s'étendant verticalement entre deux corps cylindriques,

   un corps inférieur à liquide et un corps supérieur à vapeur et liquide, disposés horizontalement, immédiatement en-dessous et au-dessus de la cloison, respectivement, de manière que leurs axes horizontaux soient parallèles au plan de la cloison, et raccordés entre eux à leurs extrémités par des tubes de descente, et en ce qu'un passage permet aux gaz de la première chambre de passer dans la seconde chambre de combustion, qui se trouve en communication avec le parcours de convexion et qu'en-dessous des deux chambres est aménagée une trémie avec un goulot de décharge des cendres s'étendant dans une direction transversale par rapport au corps cylindrique à liquide.

   2) Générateur de vapeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres de combustion sont susceptibles de recevoir le combustible à leurs extrémités supérieures et que le passage même de la première chambre à l'extrémité inférieure de la seconde chambre, qui communique en cette extrémité avec le parcours de convexion.

   3) Générateur de vapeur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les tubes de la cloison sont en contact ou pour ainsi dire en contact les uns avec les autres et que le passage pour les gaz de combustion est constitua par des ouvertu- res qu'on forme dans la cloison en déportant des tubes sur une partie de leur longueur hors du plan de la cloison et dont les extrémités inférieures se prolongent à l'intérieur de la trémie.

   4) Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes de la cloison sont divisés à leurs parties inférieures en deux groupes qui sont raccordés au corps cylindrique inférieur res- pectivement de part et d'autre de ce dernier et sont inclinés de haut en bas au-dessus du corps cylindrique en sens opposés par rapport à la cloison, des blocs ou autres dispositifs analogues étant placés sur les parties inclinées de hput en bas vers l'ex- térieur en des endroits exposés à la chute des cendres.

   5) Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes,.caractérisé en ce que deux groupes de tubes s'étendent respectivement sur les parois en regard l'une de l'autre de la chambre de combustion et sur les deux plans inclinés l'un vers l'autre de ces parois, qui constituent le fond en forme de trémie de la chambre de combustion, et se terminent séparément dans des collecteurs inférieurs disposés en-dessous des surfaces respectives et raccordés au corps cylindrique inférieur et à des collecteurs supérieurs reliés au corps supérieur.

   6) Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cloison <Desc/Clms Page number 7> présente un jeu entre ses bords et les côtes de la chambre de combustion adjacents à ces bords.

   7) Générateur de vapeur,suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entrée dans le parcours de convexion se trouve au sommet d'un prolongement latéral de la seconde chambre de combustion et qu'une rangée de tubes séparant la seconde chambre de combustion du parcours de convexion et garnissant le c8té du prolongement latéral parallèle à la cloison forme un écran s'étendant en travers de l'entrée du parcours de convexion.

   8) Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes caractérisé en ce que le parcours de convexion contient un surchauffeur et que des dispositifs sont prévus pour régler indépendamment la combustion des deux chambres de combustion.

   9) Générateur de vapeur suivant la revendication 8, caractérisé en ce que chaque chambre est pourvue de batteries de brûleurs à combustible pulvérisé auxquels les admissions d'air secondaires sont réglables séparément.

   10) Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce au'un réchauffe-air raccordé en série avec le parcours à convexion est disposé près du sommet de la chambre de combustion et qu'un labyrinthe ou réseau de conduits amenant de l'air comburant aux chambres est constitué partiellement par des parois formant un caisson au sommet de la chambre de combustion.

   11) Générateur de vapeur suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le corps cylindrique de vapeur et liquide est placé à une certaine distance du sommet de la chambre de combustion et contribue à former une partie de la canalisation établie au-dessus du sommet de cette chambre pour amener de l'air à des brûleurs disposés de part et d'autre du corps cylindrique et correspondant respectivement à chacune des deux chambres. Onze mots hors texte Approuvé.