<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnements apportés au chauffage et à la distribution de l'eau d'alimentation dans les chaudières aquatubulaires.
La présente invention concerne le chauffage et la distribution perfectionnés de l'eau d'alimentation dans les chaudières aquatubulaires.
On connaît les phénomènes de "pompage", c'est-à- dire, des variations continuelles, régulières et rythmiques du niveau de l'eau dans les réservoirs ou tambours de la chaudière, qui se produisent suivant une période constante dans des conditions de marche apparemment invariables. On sait également que, lors de la marche en régime constant de la chaudière, lorsque la chaleur fournie est juste suffisante
<Desc/Clms Page number 2>
pour produire la quantité requise de vapeur soutirée et que la quantité d'eau d'alimentation introduite est égale à la quantité de vapeur soutirée, divers facteurs se combinent pour produire un équilibre. Cet équilibre est rompu lorsqu'il se produit des variations de charge, et il s'établit un autre équilibre correspondant à la nouvelle charge de la chaudière.
Si toutefois, par suite du retard avec lequel les divers facteurs agissent les uns sur les autres, l'équilibre ne peut pas s'établir, le niveau de l'eau subit des variations rythmiques, c'est-à-dire un "pompage". Le facteur le plus important pour l'élimination du pompage est représenté par la température de l'eau d'alimentation pénétrant dans le tambour. Lorsque cette eau est à la température de saturation ou au voisinage de celle-ci, qui correspond à la pression de la chaudière, il ne se produit pas de pompage ; la température de l'eau d'alimentation sera réduite par rapport à la température de saturation, plus le pompage sera probable.
A l'exception des chaudières munies d'économiseurs à vaporisation, la température de l'eau d'alimentation quittant les économiseurs et pénétrant dans le tambour n'est généralement pas inférieure à la température de saturation de moins de 50 F., souvent de 1000 et même de 1500. En l'absence d'un économiseur, la température de l'eau d'alimen- tation pénétrant dans le tambour peut être encore moins élevée.
Lorsqu'on introduit de l'eau d'alimentation à cette température dans le tambour, l'eau fournie par le tambour, par l'intermédiaire des tubes descendants, à chacun des tubes évaporateurs parallèles dans les différentes sections ou éléments de la chaudière ne sera pas à la température de saturation et la chaleur absorbée par un certain tronçon de chaque tube de la chaudière sera de la chaleur sensible, de sorte qu'il n'y aura pas de vaporisation dans ce tronçon.
La longueur du tronçon du tube où il y aura une absorption
<Desc/Clms Page number 3>
de chaleur sensible dépend de la différence entre la tempé- rature de l'eau et celle de saturation à la pression de ser- vice, ainsi que de la charge de la chaudière et de l'allure de foyer. Ceci présente, en dehors du pompage, divers autres désavantages, par exemple un effet nuisible qu'exerce sur la matière des tubes une température constamment variable des parois de ceux-ci ; moindre souplesse de la chaudière en ce qui concerne les variations rapides de la charge; et l'utilisation d'une partie de la surface de chauffe la plus efficace de la chaudière, par exemple, les tubes de la chambre de combustion, pour le chauffage de l'eau au lieu de la vaporisation.
La présente invention élimine ces difficultés et, de plus, offre le grand avantage d'assurer que l'eau d'ali- mentation arrive à la chaudière à la température de satura- tion correspondant à la pression de service de la chaudière.
L'invention peut être réalisée de doux manières différentes, suivant qu'elle est appliquée aux chaudières aquatubulaires en général, ou spécialement aux générateurs de vapeur tubulaires et à circulation forcée et/ou contrôlée.
Dans les chaudières aquatubulaires, on prévoit souvent des chicanes dans le tambour récepteur d'eau et de vapeur. Ces chicanes divisent le tambour en deux espaces en communication entre eux au-dessus du niveau de l'eau.
L'un de ces espaces maintient l'eau au niveau de service requis, tandis que le restant de cet espace agit comme une chambre de vapeur, au sommet de laquelle se trouvent les tuyaux de prise de vapeur. Partant de la section inférieure de cet espace du tambour, et au-dessous du niveau de l'eau, des tubes descendants conduisent aux tubes évaporateurs, qu'ils alimentent en eau. Les tubes évaporateurs débouchent dans le tambour par l'autre espace, plus réduit. Le mélange d'eau et de vapeur pénètre dans ce dernier espace par les tubes évaporateurs, remplit cet espace et se déverse dans
<Desc/Clms Page number 4>
l'espace plus grand au-dessus du niveau de l'eau dans celui-ci, l'eau étant reprise par la circulation, tandis que la vapeur est soutirée pour être utilisée soit direc- tement, soit après avoir traversé le surchauffeur.
Selon la première disposition applicable aux chaudières aquatubulaires en général, le tube intérieur de distribution d'eau d'alimentation n'occupe pas sa position classique dans la grande chambre du tambour d'eau et de vapeur, au-dessous ou au-dessus du niveau de l'eau, mais est situé dans la petite chambre, soit au voisinage, soit au-dessus, soit au-dessous de l'embouchure des tubes évapo- rateurs. De cette façon, l'eau d'alimentation relativement froide se mélange au mélange d'eau et de vapeur pénétrant dans le tambour et est chauffée à la température de satu- ration, en condensant une partie de la vapeur entrante, avant de se déverser vers la grande chambre du tambour.
Dans les générateurs de vapeur à circulation forcée et/ou contrôlée, une pompe aspire l'eau du tambour d'eau et de vapeur et refoule celle-ci en une quantité qui dépasse le pouvoir de vaporisation maximum de la chaudière, et à une pression plus élevée, dans les différentes sections ou éléments des surfaces de chauffe de la chaudière, chaque section ou élément consistant en un nombre de tubes parallè- les.
Conformément à la deuxième disposition, notamment applicable aux générateurs de vapeur tubulaires, à circula- tion forcée et/ou contrôlée, l'eau d'alimentation, avant de pénétrer dans le tambour, est mélangée avec une quantité déterminée d'eau de la chaudière refoulée par la pompe de circulation, et le mélange, dont la température sera inter- médiaire entre celle de saturation et celle de l'eau d'ali-' mentation, est mise en circulation dans une ou plusieurs sections ou éléments choisis parmi les surfaces d'absorption de chaleur faisant partie de la surface de chauffe de la
<Desc/Clms Page number 5>
chaudière, de préférence un élément d'absorption de chaleur par convexion situé à l'extrémité postérieure de la chaudière;
la température du mélange étant élevée dans une partie de cette surface de chauffe jusqu'à celle de saturation, tandis que la partie restante de cette surface est le siège dune vaporisation.
Les deux variantes de l'invention sont, représentées respectivement et schématiquement à titre d'exemple dans les figs. 1 et 2 des dessins annexés.
Dans la fig. 1, le tambour d'eau et de vapeur 1 est divisé dans le sens de sa longueur par une chicane-dé- versoir 2 en une chambre relativement grande 3 et une chambre plus petite 4. L'espace 3 est rempli avec l'eau de la chau- dière jusqu'au niveau de service 5 et est pourvu de raccords 6 pour tubes descendants et de raccords de prise de vapeur 7.
La petite chambre 4 est limitée à chaque bout par des plaques d'extrémité disposées entre l'enveloppe du tambour et la chicane 2, communique avec la chambre 3 par un passage Misse entre la chicane 2 et une chicane-auvent 8 et est pourvue de raccords 9 et 10 pour tubes évaporateurs par lesquels le mélange d'eau et de vapeur pénètre dans la chambre 4. L'eau d'alimentation pénètre dans le tambour en 11 et se dirige par un raccord intérieur 12 vers le tube intérieur de distri- bution d'eau d'alimentation 13 prévu dans l'espace 4 comme décrit plus haut. Le tube distributeur intérieur 13 peut présenter des perforations ou des fentes sur sa longueur comprise dans l'espace 4, de façon à distribuer l'eau d'ali- mentation uniformément sur toute cette longueur.
L'eau d'ali- mentation se mélange ensuite avec le mélange d'eau et de vapeur provenant des tubes évaporateurs 9 et 10 et est chauf- fée à la température de saturation tout en provoquant la condensation d'une partie de la vapeur. Le restant de la vapeur et la totalité de l'eau remplissent l'espace 4 et se déversent dans l'espace 3, où ils se séparent, l'eau étant reprise dans la circulation par les tubes descendants 6 et
<Desc/Clms Page number 6>
les tubes évaporateurs 9 et 10, tandis que la vapeur est soutirée en 7 pour être utilisée soit directement, soit après surchauffe.
Dans la variante selon la fig. 2, le générateur de vapeur comporte un tambour d'eau et de vapeur 14, des tubes descendants ou tubes d'aspiration de la pompe de circulation, 15, et une ou plusieurs pompes de circulation 16 d'un type propre à faire circuler le poids d'eau requis et capable de développer une pression suffisante pour vaincre toutes les résistances à l'écoulement qui se présentent dans la chaudière et dans la tuyauterie y associée. L'eau de la chaudière refoulée par la pompe de circulation est fournie aux différentes parties ou éléments de la chaudière, dont chacun est constitué par un nombre de tubes parallèles, par l'intermédiaire des tubes 16a, 16b, 16c, 16d et 16e.
Les tubes 17 de la paroi avant et de la voûte de la chambre de combustion, depuis un collecteur distributeur 18 jusqu'à un collecteur récepteur 19, forment un élément de la chau- dière 22 ; tubes 20 de la paroi arrière de la chambre de combustion, depuis un collecteur distributeur 21 jusqu'au collecteur récepteur 19 et les parois latérales de chaque côté de la chaudière, depuis les collecteurs distributeurs 23 jusqu'aux collecteurs récepteurs 24, forment deux autres éléments de la chaudière.
En suivant la direction d'écoule- ment des gaz à travers la chaudière, on rencontre ensuite un surchauffeur 25 à collecteurs d'entrée et de sortie 26 et 27 respectivement et à canalisation 26a allant à l'espace de vapeur du tambour 14, l'élément de chaudière restant étant formé par les tubes 28 à collecteur distributeur 29.
Ce dernier élément ne comporte pas de collecteur récepteur dans le cas présent, et les tubes qui le constituent débou- chent directement dans le tambour 14. Les éléments 17, 18, 19 et 20, 21, 19 sont reliés par les tubes 30 au collecteur
<Desc/Clms Page number 7>
31 et, par l'intermédiaire de celui-ci, au tambour 14, tandis que les éléments 22, 23, 24 soht reliés par des tubes 32 au collecteur 31, qui les relie au tambour. En aval des éléments de chaudière précités est prévu un économiseur 33 pourvu de collecteurs d'entrée et de sortie respectivement 34 et 35. Le collecteur d'entrée 34 de l'économiseur est alimenté en eau par une pompe 37, à travers un tube 36.
Le collecteur de sortie 35 de l'économiseur est relié à l'élément de chaudière 28 par un tube 38 et le collecteur distributeur 29. La pompe de circulation 16 refoule de l'eau de chaudière vers l'élément 28, par les tubes l6d et 38 et le collecteur d'entrée 29, cette eau se mélangeant dans le tube 38 avec l'eau d'alimentation venant de l'éco- nomiseur 33. L'eau de chaudière allant de la pompe de cir- culation vers l'élément 28 passe du tube 16d dans le tube 38 à travers un orifice ou analogue 39 qui limite la quan- tité maximum d'eau de chaudière admise à passer.
Au lieu de l'orifice 39, ou en série avec celui-ci, on peut prévoir une soupape à commande manuelle ou automatique, destinée à faire varier la quantité d'eau de chaudière à mélanger à l'eau d'alimentation, ou à maintenir une température déterminée du mélange d'eau de chaudière et d'eau d'alimen- tation.
On conçoit que la disposition selon la fig. 2 n'est qu'un exemple type et que tout élément autre que 28, ou un nombre d'éléments supérieur à 1, peut être utilisé dans le but décrit ci-dessus.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.