<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX GROUPES GENERATEURS ET SURCHAUFFEURS DE VAPEUR ET AU REGLAGE DE LA TEMPERATURE DE LA VAPEUR SURCHAUFFEE. @
Cette invention concerne les groupes générateurs et surchauffeurs de vapeur du genre comprenant une chambre de combustion refroidie par une circulation de liquide, entièrement ou principalement délimitée par des tubes vaporisants chauffés par rayonnement et un parcours de gaz partant dela chambre de combustion et contenant des dispositifs échangeurs de chaleur à convection comprenant un réchauffeur de vapeur et elle se rapporte plus.
particulièrement à un procédé et un appareil pour régler la température de surchauffe de la vapeur dans un groupe brûlant un combustible liquide du genre décrit, par la remise en circulation dans la chambre de combustion de gaz de combustion refroidis par contact avec des surfaces d'échange de chaleur par convection, et de manière à assurer une réduction du degré d'absorption de la chaleur par la paroi de la chambre de combustion en augmentant ainsi d'une manière correspondante la quantité de chaleur contenue dans les gaz quittant le foyer et par conséquent la quantité de chàleur disponible pour la surchauffe par convection.
Si dans des groupes générateurs de vapeur du genre décrit les gaz de carneaux remis en circulation étaient intimement mélangés à l'air comburant amené aux brûleurs à combustible liquide, le degré d'absorption de chaleur par les parois du foyer serait théoriquement réduit par la diminution de la température maximum des gaz de combustion par suite de l'augmentation du pourcentage de gaz inertes dans la zone de combustion et le retardement résultant de 1%allure de la combustion du combustible en ignition. Dans ce cas la quantité de chaleur contenus de ce courant de gaz quittant la chambre de combustion sera augmentée d'une façon correspondante, qe qui fait que la quantité de chaleur disponible pour le surchauffeur à convection sera plus grande que si cette remise en circulation du gaz n'était pas appliquée.
L'augmentation de la quantité de chaleur contenue dans les
<Desc/Clms Page number 2>
gaz dépend d'un certain nombre facteurs, parmi lesquels on peut citer la longueur et la forme du parcours de gaz dans le foyer et sa grandeur relative par rapport à la surface d'absorption de chaleur des parois de la chambre de combustion..Si ce système de recirculation des gaz devait être employé dans un groupe générateur de vapeur pourvu d'une chambre de combustion allongée dans le sens vertical, délimitée par des parois verticales ou montantes refroidies par circulation d'un fluide, chauffée par un ou plusieurs brûleurs à combustible pulvérisé montés dans le ciel de la chambre de combustion en des points espacés des parois verticales et aménagés de façon à décharger de haut en bas un mélange combustible de com-,
bustible pulvérisé et d'aire la hauteur de la chambre étant telle que normalement la combustion du combustible est pour ainsi dire complète avant que le courant des produits gazeux de la combustion ne soit dévié latéralement à un niveau situé au-dessus du fond de la chambre de combustion pour se rendre ensuite de bas en haut dans un parcours de gaz à convection placé le long de cette chambre et contenant un surchauffe-or de vapeur agissant par convection, l'addition de gaz de carneaux en recirculation à l'air comburant avant son arrivée aux brûleurs donnerait lieu à une augmentation de la masse et de la vitesse du courant de gaz circulant de haut en bas dans la chambre de combustion.
Ceci tendrait à faire descendre le courant gazeux verticalement plus bas dans la chambre de combustion avant que le tirage du foyer ne renverse le sens du mouvement et ne fasse dévier le courant gazeux de bas en haut dans le parcours de gaz à convection. Ce trajet plus long des gaz augmenterait la transmission de chaleur par rayonnement à la surface de chauffe des parois de la chambre de combustion-dans la partie de cette dernière située au-dessous du niveau de la sortie des gaz et réduirait d'une façon correspondante la quantité de chaleur contenue dans les gaz quittant la chambre de comtustion. Ainsi, la chaleur disponible pour la surchauffe dépendrait du changement net de la quantité de chaleur contenue dans les gaz par suite des deux effets opposés ci-dessus décrits.
La présente invention permet de régler plus efficacement les températures de surchauffe de la vapeur sur une gamme de charges relativement large dans les groupes générateurs de vapeur à flammes descendantes du genre décrit., par l'introduction de gaz de carneau relativement froids en recirculation, directement dans la chambre de combustion d'une façon appropriée pour réduire ou éviter tout obstacle à l'allumage et à la combastion du combustible et cependant de façon à régler d'une manière ajustable la quantité de chaleur absorbée par rayonnement dans une aire déterminée de la surface des tubes de parois de la chambre de combustion, afin de régler ainsi la quantité de chaleur contenue dans les gaz quittant cette chambre et par conséquent la quantité de chaleur disponible pour la surchauffe de la vapeur par convection.
L'invention est réalisée en interposant une couche mobile de gaz remis en circulation entre le courant de combustible brûlant à haute température et une partie au moins de la surface de la paroi de la chambre de combustion pour réduire l'absorption de chaleur de rayonnement des tubes recouverts des parois de la chambre de combustion et augmenter de ce fait la quantité de chaleur-contenue dans les gaz quittant la chambre de combustion.
Lorsque des gaz remis en circulation sont introduits dans une chambre de combustion sous forme d'un matelas entre le courant de combustible brûlant à haute température et la surface des parois de la chambre, 1' avantage de la réduction ou de l'élimination de l'opposition à l'allumage et à la combustion et l'efficacité du matelas interposé dans les tubes de parois de la chambre munis de leur garniture, peuvent être partiellement perdus par une dissipation prématurée de la couche par suite de son aspiration avec le courant d'air et de combustible entrant.
On peut éviter ce danger en introduisant les gaz en recirculation sous forme d'un matelas ou d'une couche circulant le long de la surface de la paroi dans une direction sensiblement parallèle à la direction de l'écoulement du courant de
<Desc/Clms Page number 3>
combustible enflammé et à une vitesse appropriée.
La présente invention comprend le mode de réglage de la tempé- rature de la vapeur surchauffée dans un générateur de vapeur tubulaire pour- vu d'une chambre de combustion refroidie par circulation d'un fluide, pour la combustion de combustible en suspension, et d'un parcours de gaz partant de la chambre de combustion et contenant un dispositif échangeur de chaleur par convection comprenant un réchauffeur de vapeur, caractérisé en ce qu'on forme à 'intérieur de la chambre de combustion entre le courant de combus- tible enflimmé et une surface de la chambre refroidie par circulation de li- quide, un matelas ou une couche de gaz retirés du parcours de gaz, refroi- dis par contact avec les surfaces d'échange de chaleur par convection et se déplaçant à l'intérieur de la chambre de combustion,
dans le même sens que le courant de combustible le long de cette surface à une vitesse approximativement sinon tout à fait égale ou supérieure à celle du courant de combus- tible adjacent, de telle sorte que la quantité de chaleur absorbée par rayon- nement dans la chambre de combustion est réduite et que la quantité de cha- leur absorbée par le réchauffeur de vapeur à convection est augmentée.
L'invention se rapporte aussi à un groupe générateur et surchauf- feur de vapeur propre à réaliser ce procédé et comprenant une chambre de combustion refroidie par circulation d'un liquide et agencée pour brûler un combustible en suspension dirigé de haut en bas, et un parcours de gaz par- tant de la chambre de combustion et contenant un dispositif échangeur de chaleur à convection comprenant un réchauffeur de vapeur, caractérisé en ce qu'un système de recirculation de gaz est établi pour retirer des gaz re- froidis par leur contact avec des surfaces d'échange de chaleur par convec- tion et pour envoyer les gaz extraits de haut en bas à l'intérieur de la chambre de combustion à proximité d'une paroi au moins de la chambre de com- bustion sous forme d'une couche contiguë et généralement parallèle à la pa- roi.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec réfé- rence aux dessins partiellement schématiques annexés, dans lesquels :
Fig. 1 est une élévation de côté, partiellement en coupe suivant la ligne 1-1 de la Fig. 3, d'un groupe générateur et surchauffeur de vapeur suivant l'invention,
Fig. 2 est une vue en élévation partiellement en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1.
Fig. 3 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2;
Fig. 4 est une vue fragmentaire en coupe verticale d'une variante de la construction de la paroi avant, et
Fig. 5 est une vue partielle en coupe horizontale suivant la ligne 5-5 de la Fig. 4
L'invention est représentée sur les dessins dans son application à un groupe générateur surchauffeur de vapeur pourvu d'une chambre de combustion allongée dans le sens vertical 10, divisée en deux sections disposées c8te à c8te et communiquant entre elles 10' et 10" de section transversale rectangulaire par une paroi séparatrice verticale 12 (Fig. 2) qui comprend une rangée de tubes vaporisants.
La paroi avant 14 des deux sections est délimitée par des tubes vaporisants 16 raccordés par leurs extrémités supérieures et leurs extrémités inférieures à des collecteurs de paroi 18 et 20. La paroi arrière ou chicane 24 est dimimitée par les parties supérieures de tubes vaporisants dont les extrémités supérieures sont raccordées à un corps cylindrique de vapeur et d'eau 26, les parties médianes 28 et 30 de ces tubes s'étendant en travers d'une sortie des gaz de combustion 34 par laquelle les gaz se rendent dans un parcours de gaz de convection 32 sur la face arrière des deux sections de chambre de combustion.
Au-des-
<Desc/Clms Page number 4>
sous de la sortie 34 des gaz de combustion, les parties inférieures 35 des tubes vaporisants de la paroi arrière sont inclinées de haut en bas et dirigées ensuite verticalement le lorg de la paroi arrière 36 de la chambre de combustion pour se raccorder au collecteur de paroi 38.
Les parois latérales extérieurs 40 et 42 de la chambre de combustion sont garnies de tubes vaporisants 44 et 46 respectivement. Les tubes 44 sont raccordés par leurs extrémités supérieures à un collecteur 48 et leurs parties d'extrémité inférieure 58 sont inclinées et raccordées à un collecteur 50 situé au-dessous d'un cote d'une trémie à cendres 52. D'une manière similaire les tubes 46 sont raccordés par leurs extrémités supérieures à un collecteur 54 et leurs parties de l'extrémité inférieure sont inclinées et raccordées à un autre collecteur 56 pour la trémie à cendres adjacentes 55.
La paroi latérale opposée 60 de la trémie 52 présente des parties inclinées 62 de tubes de paroi séparatrice alternés dont les extrémités inférieures sont raccordées à un collecteur 64. D'une manière similaire, les parties inclinées 66 des tubes restants de la paroi séparatrice sont incorporées dans la paroi interne 68 de la trémie 55 et'leurs extrémités inférieures sont raccordées à un collecteur 70. Les sections de la chambre de combustion sont ainsi pourvues de trémies 52 et 55 refroidies par circulation d'eau et disposées de manière que leurs axes longitudinaux s'étendent de l'avant à l'arrière de la chambre de combustion.
La surface vaporisante des trémies et des parois, attenantes de la chambre sous le niveau de la sortie 34 des gaz de combustion, forme une notable partie de la surface d'absorption de chaleur par rayonnement du groupe.
Les collecteurs 71 à 74 de la paroi séparatrice sont raccordés en même temps que les collecteurs supérieurs des parois latérales et de la paroi avant par des tubes du corps cylindrique de vapeur et de liquide 26; la Fig. 1 montrant les tubes 80 du ciel raccordant le collecteur 18 au corps cylindrique. Les parties supérieures 82 et 84 des tubes 24 de la paroi arrière sont raccordées directement au corps cylindrique 26.
La vapeur se rend du corps cylindrique 26 par les tubes de débit de vapeur 86 à un collecteur 88 et dans les serpentins tubulaires chauffés par convection de la section de surchauffeur primaire 90, dont les éléments sont disposés en travers du parcours de gaz 32. Les extrémités de sortie de ces serpentins sont raccordées à un collecteur de surchauffeur intermédiaire 92 d'où la vapeur s'échappe par un désurchauffeur inter-étage 93, pour se rendre dans un collecteur d'entrée 94 d'une section de surchauffeur secondaire 96. De cette section, la vapeur surchauffée se rend dans un collecteur 98 et de là au point d'utilisation.
Chaque section de chambre de combustion est chauffée par des groupes de brûleurs de combustible pulvérisé intertubes à sortie multiple 100, de type connu approprié agencés pour décharger de haut en bas des mélanges combustibles de combustible pulvérisé et d'air entre les parties des tubes de ciel 80 qui s'étendent: en travers des lumières de brûleurs rectangulaires en quinconce 102 formées dans le ciel de la chambre de combustion. Comme c'est représenté sur les Figs. 1 à 3, toutes les lumières de brûleurs sont espacées les unes des autres et des parois verticales contiguës de la chambre de combustion.
L'aire du ciel qui comprend les lumières de brûleurs est renfermée dans une boite à vent 104 ou 105 pourvue d'éléments chargeurs 106 aménagés entre les lumières de brûleurs ayant et raccordés au c8té décharge d'un réchauffeur d'air approprié (non représenté) par uri conduit d'admission 108.
Au moyen de ce mode de construction et de cette disposition, le mélange de combustible et d'air comburant préchauffé qui est déchargé à une vitesse relativement élevée de chacune des lumières de brûleur est rapidement allumé et la combustion s'effectue à mesure que les courants combinés sont envoyés de haut en bas dans les sections de chambre de combustion 10' et 10". Le combustible en ignition et les mélanges d'air et de gaz se déplacent de haut en bas dans la chambre de combustion à une vitesse notable, les brûleurs opérant de telle manière que même à la vitesse maximum d'intro-
<Desc/Clms Page number 5>
duction de combustible et d'air, les produits de la combustion ne heur- tent aucune paroi de la chambre de combustion dans une mesure apprécia- ble.
Sous l'action du tirage du foyer, le combustible en ignition et les produits gazeux de la combustion tendent à être déviés vers la sortie 34 des gaz de combuation, la combustion étant achevée avant qu'ils n'atteig- nent l'écran formé par les tubes 28 et 30. Les pellicules de cendre sépa- rées tombent dans les trémies 52 et 55 et de là dans les cendriers sous - jacents. Les produits gazeux de la combustion s'élèvent dans le parcours à convection 32 où ils entrent en contact successivement avec les tubes du surchauffeur secondaire 96 et du surchauffeur primaire 90. La presque totalité de la vapeur est produite dans les tubes de parois de la chambre de combus-ion par absorption de la chaleur de rayonnement du combustible en ignition et des gaz de combustion.
Pendant le fonctionnement du groupe générateur de vapeur l'al- lure du feu des brûleurs est réglée en fonction de la demande de vapeur ou de la charge, l'allure du feu étant augmentée, lor d'ur accroissement de la demande et vice-versa L'étendue de la surface desurchauffe frêles sections de surchauffeur 90 et 96 est habituellement déterminée lors :. l'établissement du projet du groupa pour obtenir le degré de surchauffe fnal désiré lors- que le groupe fonctionne à une fraction de la pleine charge, connue sous le nom de point de réglage.
En des points supérieurs au point de réglage de la pleine charge, l'allure du feu nécessaire pour produire la vapeur donne lieu à un courant de gaz de chauffe sur le surchauffeur en quantités et à une température telles que l'absorption par ce dernier dépasse la cha- leur nécessaire pour atteindre la température de surchauffe désirée. La chaleur en excès est extraite d'une manière réglable de la vapeur en train d'être surchauffée par un désurchauffeur 93, d'une manière bien connue.
Lorsque la charge de la chaudière tombe au-dessous du point de réglage, l'allure réglée des brûleurs peut, sans application de la présente invention, donner lieu à une arrivée de gaz de chauffe aux sections de sur- chauffeur dont la quantité de chaleur est trop faible pour atteindre la températurp de surchauffe finale désirée de la vapeur. Ceci est dû au fait que le pcurcentage de la chaleur disponible des gaz de'chauffe qui est ab- sorbé par rayonnement par les parois de la chambre de combustion augmente progressivement à mesure que la charge de vapeur diminue.
Toutefois cette insuffisance de chaleur est éliminée au moyen d'un système de recircula- tion réglable des gaz réglé de manière à introduire des gaz de carneauxrela- tivement froids dans la chambre de combustion dans un rapport effectif entre le courant de combustible en ignition et des produits gazeux de la combustion dans la chambre de combustion et une ou plusieurs parois de la chambre de combustion, de telle sorte que l'absorption de chaleur de rayonnement de la paroi de la chambre de combustion est réduite et que la quantité de chaleur contenue dans les gaz allant au surciauffeur est augmentée d'une manière correspondante.
On obtient ce resuitat en recouvrant effectivement une ou plusieurs parois d-e la chambre de combustion d'un matelas ou d'une couche mobile de gaz de carneaux relativement froids remis en-circulation d'une partie du parcours de gaz en aval des sections de surchauffeur et introduits dans chaque section de chambre.de combustion de haut en bas le long d'une ou plusieurs des parois qui l'entourent.. Les gaz remis en circulation sont de préférence introduits à une vitesse suffisante pour éviter leur aspira- tion par les élémznts constitutifs gazeux du courant de combustible en ignition et l'effet préjudiciable en résultant sur l'allumage et la combus- tion des particules de combustible.
Par suite de la plus grande densité des gaz froids remis en circulàtion et l'action de la gravité, la vites- se de leur entrée dans un groupe générateur à flamme descendante ne doit pas dépasser la vitesse,du courant de combustible en ignition. Toutefois, les gaz en recirculation possèdent lorsqu'ils se trouvent à la partie supérieure de la chambre-de combustion une vitesse de préférence égale ou supérieure à celle du courant de combustible en ignition.
Sous ce rapport, une couche relativement épaisse de gaz inerte à basse température en mou- vement descend le long de la ou des parois chois-ies de la chambre de com-
<Desc/Clms Page number 6>
bustion, de telle sorte que les parois de cette chambre recouvertes par cette couche, de gaz relativement froids reçoivent la bhaleur de rayonnement du courant de gaz et de, combustible en ignition avec un degré de transmission de chaleur beaucoup plus faible.
Le système de recirculation des gaz comprend des collecteurs de décharge de gaz horizontaux 110 à 117 pourvus de rainures de décharge 118 dans la face inférieure. Les collecteurs110 à 113 de la section 10' de la chambre de combustion entourent la botte à vent 104 et peuvent recevoir par des conduits verticaux 120 à127 (Fig. 3) des gaz extraits des carneaux.D'une manière similaire, les collecteurs 114 à 117 de la section 10" de la chambre de comoustion entourent la boîte à vent 105 et peuvent recevoir des gaz de carneaux par des conduits verticaux comprenant des conduits 130 et 131, Fig. 3, correspondants aux conduits 120 à 127.
Les collecteurs de décharge des gaz sont montés directement sur les tubes du ciel de la chambre de combustion. Les collecteurs 110,112, 114 et 116 s'étendent longitudinalement par rapport aux tubes du ciel et, comme c'est indiqué sur la Fig. 2 leurs ouvertures de décharge 118 sont limitées en largeur à l'espacement entre les tubes par la convergence des parties 143 des parois latérales des collecteurs. Les collecteurs 111, 113, 115 et 117 s'étendent transversalement aux tubes du ciel de la chambre et les parties des ouvertures de décharge qui ne sont pas obstruées par les tubes du ciel forment des ouvertures successives de décharge des gaz.
Les extrémités supérieures des conduits verticaux sont raccordées à une conduite générale 140 par des conduits transversaux tels que 142, 144, 301, 302 et 303. Des cloisons d'angle 306 disposées obliquement, séparent les collecteurs 110 à 113 l'un de l'autre. D'une manière semblable les collecteurs 114 à 117 sont séparés l'un de l'autre par des cloisons d'angle 307 disposées obliquement. Les conduits verticaux sont pourvus de vannes papillons individuelles et les vannes établies dans. les conduits qui alimentent respectivement les différents collecteurs sont commandées indépendamment, de telle sorte que les.courants de gaz remis en circulation, qui descendent le long de chaque paroi de la chambre de combustion peuvent être réglés séparament.
Certaines de ces. vannes 146 à 149 sont indiquées sur la Fig. 2, dans les conduits 127, 122, 131 et 130, respectivement.
La conduite générale de gaz 140 et les conduits transversaux qui y sont reliés, sont alimentés en gaz de recirculation par un ventilateur 150 dont l'entrée est reliée par le conduit de décharge 152 à une entrée de gaz de recirculation 154 qui communique avec un carneau de gaz de chauffe 155 en un point situé au-delà, d'un économiseur 156. Des vannes papillons réglables 310 sont aménagées du côté de la sortie du ventilateur 151 comme moyen de régler le degré de décharge des gaz à faire recirculer. En variante, le degré de décharge des gaz en recirculation peut être réglé par une commande de ventilateur à vitesse variable.
Dans la disposition des collecteurs de décharge de gaz décrits, les gaz remis en circulation peuvent être introduits dans la partie supérieure de la chambre de combustion à proximité immédiate de chaque paroi verticale et sur toute la largeur de celle-ci .Le poids spécifique plus élevé des gaz plus froids en recirculation en comparaison de celui des produits de combustion à température élevée engendrés par les brûleurs dans la partie centrale de la chambre de combustion, et le tirage produit par le ventilateur de tirage induit ont pour effet d'engendrer et de faire descendre la couche de gaz en recirculation le long des parois verticales.
Cette couche limite la transmission de chaleur de rayonnement des produits de la combustion fraîchement engendrés aux tubes vaporisants de ces parois par l'intercalation d'une couche gazeuse interceptant le rayonnement entre la source de rayonnement de la chaleur et les tubes de parois de la chambre de combustion. La présence de CO2 et de vapeur d'eau dans lès gaz de carneaux amplifie cet effet.
<Desc/Clms Page number 7>
En réglant des vannes papillons, telles que les papillons 146 à 149 dans les conduits verticaux, on peut introduire des gaz remis en cir- culation le long d'une paroi unique ou simultanément le long de plusieurs parois à une allure réglée. Par le seul ajustement des papillons 310 conju- gués avec la décharge du ventilateur de recirculation ou par le réglage de la vitesse de ce dernier on peut coordonner facilement le réglage du degré de recirculavion du gaz le long d'une ou de plusieurs parois avec les néces- sités du réglage de surchauffe indiqué.
En tout cas la quantité de gaz re- mis en circulation de même que leur répartition et leur vitesse relative par rapport aux parois de la chambre de combustion sont réglées de telle ma- nière que la réduction de l'absorption de chaleur par les parois de la cham- bre de qombustion atteinte de cette façon sera notablement supérieure à 1' augmentation de l'absorption de chaleur par les parois de la chambre de combustion résultant d'une augmentation quelconque de la longueur du tra- jet parcouru par le combustible en ignition dans la chambre de combustion.
On a constaté que le courant de gaz en recirculation descendant le long de la paroi avant 14 provoque une plus grande réduction de l'absorption de chaleur de la chambre de combustion que le courant similaire de gaz descen- dant le lpng de la paroi arrière 24, ce qui est dû principalement à la plus grande étendue de la paroi avant et à. son emplacement du coté opposé au point de déviation du courant de-gaz des le parcours à convection.
Un réglage similaire de la vitesse du ventilateur de recircula- tion et un ajustement des papillons 320 de la disposition modifiée repré- sentée sur les Figs. 4 et 5, où les pièces correspondant à celles des Figs.
1 à 3 portent les marnes chiffres de référence que sur ces figures mais avec le suffixe a, assurent le réglage du débit de gaz dans la couche formée le long de la paroi avant 14a. Les vannes 320 sont réparties sur toute la longueur de l'entrée 322 des gaz en recircula tion qui va du conduit de gaz en recirculation 324, à la chambre de combustion 10a, les gaz en recirculation passant entre les tubes de parois 16a et ensuite dans la chambre' 334 formée en recourbant les tubes d'ordre pair 16b et 16c de manière à les faire sortir de l'alignement des tubes de parois, comme c'est indiqué clairement sur la Fig. 4 . Les gaz en recirculation qui passent entre les tubes 16a sont déviés de haut en bas par une chicane 326 formée par des parties des tubes 16b et 16c et des ailettes métalliques plates 328 fixées à ces tubes.
Cette chicane comprend aussi de la matière réfractaire 330 disposée sur les côtés des ailettes tournés vers l'entrée des gaz en recireulation.
Des ailettes similaires 332 sont fixées aux tubes 16a en dessous de l'endroit où les gaz en recirculation pénètrent dans la chambre 334. Cette disposition, oblige les gaz en circulation à descendre le long de la paroi 14a pour former une couche immédiatement adjacente à la surface intérieure de cette paroi.
-La variante de l'entrée des gaz en recirculation suivant les Figs. 4 et 5, au lieu d'être placée à proximité immédiate du ciel de la chambre de combustion comme c'est représenté, peut être placée moins haut à une certaine distance du ciel, les gaz introduits agissant efficacement pour limiter l'absorption de chaleur de l'aire sous-jacente de la paroi.
Lorsque la charge sur un groupe générateur descend au-dessous du point-de réglage, un plus grand débit de gaz en recirculation est nécessaire pour réduire la transmission de chaleur aux parois de la chambre de combustion et permettre à une quantité suffisante de chaleur d'être retirée de la chambre de combustion pour la surchauffe par 'convection* Le degré de recirculation des gaz sur la gamme de charges inférieure est ainsi en ordre inverse du degré de production de-vapeur.
L'introduction continue de gaz en recirculation autour des parois d'une chambre de combustion de la manière décrite a 'pour effet de refouler les produits de combustion fraîchement engendrés en un courant descendant central de section transversale plus faible de telle sorte que la partie centrale à gaz chauds se trouve à une plus grande distance des parois de la chambre de combustion et se mentà une plus grande vitesse de
<Desc/Clms Page number 8>
haut en bas dans celle-ci que si l'introduction ci-dessus décrite des gaz en reçirculation n'était pas effectuée.
On peut faire varier la vitesse du ventilateur ou exercer un au- tre réglage du débit,de gaz dans les conduits du système de recirculation des gaz, automatiquement en.fonction de variables pertinentes telles que la températura de surchauffe, le débit de vapeur ou le débit d'air,au moyen d'un système de réglage approprié, ce système fonctionnant inversement à 1' augmentation de la recirculation lorsque la charge diminue jusqu'à la char- ge minimum de fonctionnement.
La disposition ci-dessus décrite du système de recirculation des gaz et¯de son réglage¯est telle qu'à faible charge, une superficie maximum de l'aire couverte par les pàrois de la ,chambre de comoustion peut étreisolée par la couche à grande vitesse de gaz en recircufation se déplaçant le long des parois et entre celles-ci et le courant descendant de combustible en ignition. Différentes parois de la chambre de combustion peuvent sélec- tivement être dégagées de leur couche de gaz isolante, dans les conditions exigées par les variations de la charge. Par exemple ,il se peut que la eau- che de gaz isolante en recirculation le long de la paroi arrière 24 doive être éliminée comme première phase de la coordination de la charge accrue et de la tendance inhérente de la surchauffe à s'écarter de la valeur dési- rée.
Ceci peut être obtenu en fermant les vannes ou papillons dans les conduits verticaux 120. et 121 de la section 10' de la chambre de combustion et les conduits correspondants de l'autre section de celle-ci. Si la phase suivante nécessitée par un nouvel accroissement de la charge consiste dans l'élimination de la couche de gaz en recirculation de l'une ou de plusieurs des surfaces de parois latérales et des surfaces de parois séparatrices,on peut y arriver en fermant les vannes dans les conduits correspondants tels que 126, 127, 122 et 123 et dans d'autres conduits correspondants pour la section 10" de la chambre de combustion.
On fera en sorte d'avoir le débit minimum de gaz de combustion en recirculation pour une charge élevée choi- sie et ceci peut être obtenu en faisant .,fonctionner le ventilateur 150 à sa vitesse minimum ou en donnant le degré minimum d'ouverture aux vannes 318 et en faisant passer un débit minimum de gaz en recirculation dans les conduits 120 et 121, et les conduits correspondants des sections 10" de la chambre de combustion, fournissant, le gaz de recirculation aux collecteurs de décharge 111 et 115 pour la paroi arrière 24.
, Lorsque les gaz de recirculation sont introduits de la manière décrite ci-dessus et à une vitesse de descente approximativement égale ou supérieure à la vitesse de descente des gaz engendrés par les brûleurs de combustible adjacents, la vitesse de toute la msse de gaz est supérieure à celle qui se produit, lorsqu'il n'y a pas recirculation de gaz. Cette plus grande vitesse a pour effet de donner lieu à un parcours moyen des'gaz plus long que le parcours des gaz sans recirculation de gaz, car le courant de gaz tend à s'étendre dans la section de la chambre de combustion én dessous de la sortie de gaz 34. Cet effet est amplifié lorsque le gaz en recircu- lation est déchargé de haut en bas le long de la paroi arrière,24, car ce courant de gaz tend à écarter le courant de gaz principal de la sortie 34.
Cette longueur plus grande du trajet parcouru par les gaz a pour effet @ d'augmenter l'absorption de chaleur de rayonnement par la -partie inférieu- re des tubes de parois de la chambre de combustion et les tubes de parois des trémies, et cette augmentation de l'absorption de chaleur dans la chambre de combustion tend à compenser la réduction de l'absorption de cha- leur dans la partie supérieure de la chambre de combustion qui résulte du recouvrement de la couche de-gaz de recirculation à fàible température sur les parties supérieures des parois. Des essais ont montré que dans ces conditions la température des gaz à la sortie 34 est progressivement abais- sée lorsque la quantité de gaz en recirculation est augmentée.
Bien que la température des gaz pénétrant dans le surchauffeur à une charge détermi- née soit ainsi inférieure à celle obtenue sans recirculation, l'augmenta- tion de la masse des gaz donne lieu à un accroissement de la quantité de chaleur contenue dans les gaz disponibles pour la surchauffe.
<Desc/Clms Page number 9>
S'il n'y a que la paroi avant de la chambre de combustion et les surfaces des parois latérales et de la paroi séparatrice qui sont couvertes par la couche de gaz en recirculation se déplaçant de haut en bas, la majeu- re partie de la périphérie de chaque courant de gaz à haute température est enveloppée par la couche de gaz en recirculation. le courantdesgaz à haute tempé- rature tend ainsi à être étrangle ou resserre dans une partie plus petite de la section transversale de la chambre de combustion de telle sorte que la vitesse des gaz à plus haute température est augmentée. Cet étrangle- ment atteint un maximum lorsque la totalité des surfaces de paroi de la chambre de combustion est couverte par la couche mobile contiguë des gaz en recirculation.
Cet étranglement des produits de combustion à haute tem- pérature nouvellement engendrés en un courant de section transversale plus faible réduit la surface périphérique de rayonnement du courant de gaz à haute température. Comme la périphérie de rayonnement du courant de gaz chauds est réduite il y a réduction de la transmission de chaleur de la zone de combustion principale au courant enveloppant de gaz à basse tem- pérature et finalement aux parois de la chambre de combustion. Une réduc- tion de la chaleur absorbée par les parois verticales refroidies par circu- lation de fluide de cette chambre a pour effet d'augmenter la quantité de chaleur contenue dans les gaz quittant la chambre de combustion, de telle sorte qu'on obtient l'augmentation désirée du chauffage par convection des tubes du surchauffeur.
Il est à remarquer que l'invention est spécialement avantageuse lorsqu'elle est appliquée à une installation de production et de surchauf- fe de vapeur Sont a peu près toute la surface vaporisante est constituée par des tubes garnissant esparois de la chambre de combustion. Ces tubes reçoivent pour ainsi dire toute leur chaleur par rayonnement d'une zone de combustion à haute température à l'intérieur de la chambre de combustion.
Ces installations possèdent des surfaces vaporisantes suffisantes dans les parois de la chambre de combustion et en avant du surchauffeur à convection pour absorber un pourcentage relativement grand de la chaleur dégagée dans la chambre de combustion.
Dans une installation pourvue de brûleurs à flamme descendante et d'une sortie de gaz partant de la partie inférieure de la chambre de combustion et où un matelas ou une couche de gaz de combustion en recirculation est projeté de haut en bas, entre le courant de combustible en ignition et une ou plusieur parois adjacentes refroidies par circulation de fluide de la chambre de combustion, l'effet de la gravité tend à maintenir la séparation entre les gaz de recirculation et les gaz de combustion frais sur une notable partie de la hauteur de la chambre de combustion.
Le réglage de la quantité de gaz de combustion remis en circulation en fonction des variations de la charge permet de surmonter la tendance normale de la température de surchauffe dans un groupe générateur de vapeur de ce type à diminuer lors d'une réduction de la charge, et de maintenir la temperature de surchauffe à la valeur désirée sur une gamme de charges de grande étendue.
L'invention permet de régler la température de surchauffe de la vapeur sur une gamme relativement étendue au-dessous du point de réglage par une introduction réglée de gaz de carneaux relativement froids dans la chambre de combustion dune manière susceptible de provoquer une réduction de l'absorption de chaleur de rayonnement dans la chambre de combustion pour toute charge donnée de cette gamme, mais sans apporter à la marche de la combustion une entrave qui pourrait provoquer une réduction de la température maximum de la zone de combustion.
Bien que l'opération de la recirculation des gaz envisagée puisse donner lieu à une réduction de la température des gaz à la sortie de la chambre de combustion, la diminution de l'absorption totale de la chaleur dans cette chambre augmente la quantité de chaleur des gaz disponible pour la surchauffe par convection et ceci, conjointement avec l'augmentation de la quantité de gaz circulant sur le surchauffeur à convection, a pour effet d'augmenter la
<Desc/Clms Page number 10>
surchauffe de la vapeur.
Le réglage de la surchauffe et la recirculation des gaz dans le groupe générateur et surchauffeur de vapeur décrit ci-dessus peuvent être 'commandés automatiquement par des appareils semblables à ceux décrits avec référence à la Fig. 9 dans la demande de brevet anglais N 28636/51 de la Demanderesse.
REVENDICATIONS
1. - Procédé pour régler la température de la vapeur surchauffée dans un générateur de vapeur tubulaire possédant une chambre de combustion refroidie par circulation d'un liquide pour brûler un combustible en suspension, et un parcours de gaz partant de la chambre de combustion et contenant un dispositif échangeur de chaleur à convection comprenant un réchauffeur de vapeur;
,' caractérisé en ce qu'on forme à l'intérieur de la chambre de combustion, entre le courant de combustible en ignition et une surface refroidie par circulation de liquide de la chambre une couche de gaz extraite du parcours de gaz, refroidis par contact avec des surfaces d'échange de chaleur par convection et se déplaçant à l'intérieur de la chambre de combustion, dans le même sens que le courant de combustible,le¯ long de cette surface, à une vitesse approximativement sinon entièrement égale ou supérieure à celle du courant de combustible adjacent, de telle sorte que la quantité de chaleur absorbée par rayonnement dans la chambre de combustion est réduite et que la quantité de chaleur absorbée par le réchauffeur de vapeur à convection est augmentée.