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Cette invention concerne des groupes générateurs, sur- chauffeurs et réchauffeurs de vapeur du type tubulaire et un procède pour leur conduite. Plus particulièrement l'invention se rap- porte à desgroupes de grande capacité destinés à fournir de la va- peur à des installations de production d'énergie à turbines fonction- nant au noyen de vapeur à haute pression surchaufféeà une tempéra- ture élevée et réchauffée à une haute température à une pression in- termédiaire. Dans le fonctionnement d'une telle installation de force motrice il est important de régler exactement la température de surchauffe et la température de
rechauffe ce la vapeur fournie par un groupe générateur et ce réglage peut être nécessaire sur 'une gamme de charges étendue. En outre, un fonctionnement efficace, une grande cacacité et des frais d'Investissement peu élever du groupe
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sont ces facteurs de première importance.
Un groupe générateur, surchauffeur et réchauffeur de
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valeur du type tubulaire conforme à la 'JrrfS8:1t8 invention comprend deux foyers chauffes s4arsént,et pourvus :de tubes de -parois vaporisants, .de-s surfaces dei surchauffe de la vapeur par conviction et des"- surface s' -"de réchauffe de la¯vapeur par convention disposées dans des parcot6rs de gaz respectifs partant des foyers, et un System. pour régler la température de la vapeur, comprenant un dispositif de recyclage des gaz destiné. à remettre en circulation d 'U:1C.' :3nire variable dans citaoue foyer des gaz refroidis ar contact avec les surfaces d'échange de la chaleur par convection, le recyclage des gaz dans un foyer étant susceptible par la réduction de la trans- mission de chaleur par rayonnement aux tubes de parois du foyer
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d'augJ:
1.enter la chaleur disponible pour l'échange de chaleur par convection dans le parcours de gaz partant de ce i'oyer et le recycla- ge des gaz dans l'autre foyer étant susceptible de provoouer une réduction de la température des gaz à l'entrée du parcours de gaz partant de ce foyer, la disposition étant telle que sur une certaine gamme de charges on peut régler la température de surchauffe et la rature de rechauffe lorsque la charge varie, en faisant varier en sens opposés les recyclages de gaz aux deux foyers.
Dans un procédé pour la conduite d'un tel groupe en vue de fournir de la vapeur surchauffée vive è des débits variables et de réchauffer de la vapeur à une pression intermédiaire et maintenir @
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approxi 'ativement constantes la tenp '-,re de surchauffe et la température de rechauffe sur toute une L;.2.-:.e '".3 charge?, suivant l'invention, on règle l'allure du feu dans les foyers pour satisfaire
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à la demande de Y3.per produite et on C. -,.?Y1f¯E.' le.. -ecyclaes dans les foyers respectifs sour régler la température de surchauffe et la température de réchauffe.
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L'invention sera décrite C.-c..3;':S ¯ itre r;''r>'l 1 ovec rfrence aux dessins partiellement sC:= . .ü.' 'd "1""'-/'" ,'c'PI'" les- nuels :
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Fig. 1 est une vue en coupe verticale longitudinale, partiellement en élévation, d'un groupe générateur, surchauffeur et réchauffeur de vapeur à pressions élevées où un surchauffeur secondaire et un réchauffeur sont couplés en série par rapport au parcours de gaz partant de l'un des deux foyers, et
Fig.
2 est une vue en coupe verticale longitudinale, une partie supérieure étant omise, d'un, autre groupe tubulaire de production et de chauffe de la vapeur oour produire, surchauffer et rechauffer de la vapeur à haute pression, où le réchauffeur et le surchauffeur sont entièrement logés à l'intérieur de parcours de gaz parallèles respectifs partant de foyers chauffés séparément.
Le groupe générateur, surchauffeur et réchauffeur de va- peur, représenté sur-la Fig.l des dessins comprend un gros-oeuvre . allongé verticalement, de section transversale rectangulaire com- portant des parois avant et arrière 10 et 12 le long desquelles sont disposés des tubes vaporisants verticaux 14 et 16, dont les extrémités inférieures sont reliées à un corps cylindrique ou un collecteur 18 et les extrémités supérieures à un corps cylindrique de vapeur et d'eau 20.
Les parois latérales du gros-oeuvre sont semblables aux parois avant et arrière 10 et 12 et elles comprennent aussi des tubes de parois vaporisants oui sont reliés par des collecteurs et des raccords appropriés au corps cylindriaue inférieur 18 et aux corps cylindrioue de vapeur et d'eau 20.
D'autres tubes de parois vaporisants 22 sont disposés en un alignement formant paroi pour constituer une paroi séparatrice séparant le gros oeuvre en deux parties cui comprennent une chambre de rayonnement 24 du foyer de rechauffe et une chambre de rayonnement 26 du foyer de surchauffe. res parties intermédiaires de queloues uns des tubes 22 de la cloi- son séparatrice sont coudés de façon à s'étendra le long des cotés supérieurs et inférieurs 23 et 30 respectivement d'une arche située en un point intermédiaire de la hauteur du groupe et faisant saillie
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8. Z.'=¯'P¯'i;'1'1..L1T' de la chambre de rayonnement 26.
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desrus de l'arche, oueloues uns des tubes 22 sont déportas de leur alignement pour former un écran tubulaire 23. Les parties supérieu- res 32 de quelques uns des tubes de la paroi séparatrice 22 forment un écran s'étendant en travers du parcours des gaz allant à une section de transmission par convection du parcours des gaz à la partie supérieure du groupe, tandis que d'autres tubes de la paroi séparatrice sont coudcs vers la droite le long d'une paroi inclinée 34 à la partie inférieure du parcours des gaz et ensuite vers le haut pour former un écran 36. Au-delà de celui-ci, ces tubes se prolongent vers des raccords qui les relient au corps cylindrique de vapeur et d'eau, comme c'est représenté.
Les parties inférieures 40 de quelques uns des tubes de parois 14- s'étendent le long de la paroi de gauche d'une chambre de combustion secondaire 42, dépassent le goulet de sortie de gaz 44 de la chambre de combustion d'un foyer cyclone 46 et vont ensuite le long du fond 48 de la chambre de combustion secondaire se raccorder au corps cylindrique ou au collecteur 18. D'autres tubes 14 sont coudés vers la droite hors de l'alignement de la paroi pour former les parties 50 et 52 de la paroi de la chambre de combustion secondaire 42 et ensuite l'écran de tubes espacés 54 s'étendant en travers de la sortie des gaz de cette chambre. De cet écran, les tubes descendent comme c'est indi- qué en 56 vers le corps cylindrique inférieur 18.
Dans la zone de la chambre de combustion-secondaire, les tubes de parois peuvent être associés à des fermetures inter-tubes, telles aue celles comportant de la matière réfractaire pour hautes températures et des ergots inter-tubes fixés aux tubes.
D'une manière similaire, sur le côté opposé du gros-oeuvre, quelques uns des tubes de parois 16 s'étendent à leurs parties inférieures sur le goulet 60 et la paroi avant 62 de la chambre de combustion 64 d'un foyer cyclone, et descendent ensuite le long de la paroi 66 et du fond 68 de la chambre de combustion secondaire 70 pour se rendre au corps cylindrioue inférieur 18.
D'autres tubes de parois 16 sont coudés vers la gauche
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leur extrémité inférieure en un point situé juste au-dessus de la chambre 64 du foyer cyclone, de manière à former des tubes d'écran inclinés vers le bas 72 s'étendant en travers 'de la sortie de gaz de la chambre de combustion secondaire 70 oui est destinée à rece- voir les gaz de la chambre 64 du foyer cyclone. Le foyer cyclone comprenant la chambre 64 et le foyer cyclone comprenant la chambre 46 sont de préférence 'du type indioué dans 'le brevet anglais n 598. 141.
En service, les -gaz venant de la chambre de foyer cyclone 64 passent par le goulet 60 dans la chambre 'de combustion secondai- re .70, s'élèvent dans la chambre à rayonnement 26 du foyer sur- chauffeur et passent ensuite sur les tubes pendants, espaces horizontalement, d'un surchauffeur secondaire 80.
De là, les gaz passent par les e'space's entre les tubes d'écran 23 et dans la partie supérieure de la chambre de rayonnement 24 du foyer réchauf- feur. A l'intérieur de cette chambre, les gaz venant du foyer sur- chauffeur rejoignent les gaz du foyer réchauffeur oui ont leur ori- gine dans la chambre de combustion de foyer cyclone 46. Les gaz combinés quittant la partie supérieure de la chambre de rayonnement 24 passent successivement sur les tubes espacés horizontalement d'un réchauffeur pendant 82, les tubes d'un surchauffeur primaire suspendu 84, les tubes d'écran 36 et les tubes verticaux horizonta- lement espacés d'un économiseur 86.
Le surchauffeur primaire 84 possède un collecteur d'entrée 88 destiné à recevoir de la vapeur saturée du corps cylindrique de vapeur et d'eau 20 car une canalisation 90. La vapeur quittant le collecteur de sortie 92 du surchauff Il!' primaire passe par une cana- lisation 94 (comprenant un régulateur-modérateur de température non représenté) dans le collecteur d'entrée 96 du surchauffeur secon- daire 80. Du collecteur de sortie 98 de ce dernier la vapeur sur- chauffée nasse par une canalisation 100 à l'entrée de l'étage à haute pression 102 d'une turbine.
De l'échappement de cet étage de la turbine la vaoeur passe car une canalisation 104 dans le collée-
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te id'entrée 106 du réchauffeur 82 et, du collecteur de sortie 103 ce ce dernier, la vapeur réchauffée passe par une canalisation 110 à l'entrée de l'étage à basse pression 112 de la turbine.
service, les -foyers cyclones 46 et 64 sont chauffés, à une allure réglée pour satisfaire à la demande de vapeur, par un combustible formant de la scorie à l'état de particules, et fonc- tionnent à des températures élevées dépassant la température de fusion de la scorie contenue dans le combustible et de telle manière oue la combustion est pratiouement complète à l'intér@@ur des foyerr cyclones.
La chambre de foyer cyclone 64, la chambre de combustion secondaire 70 et la chambre de rayonnement 26 sont telles oue par leur nature elles produisent des gaz de température excessive en cas de débit maximum du groupe, tandis aue dans l a chambre de foyer cyclone 46, la chambre de combustion secondaire 42 et la chambre de rayonnement 24, l'aire des surfaces vaporisantes absorbant la chaleur et la disposition de ces chambres sont telles qu'elles donnent lieu à la température optimum des gaz de combustion débités pour assurer la température de rechauffe optimum en cas de produc- tion maximum du groupe.
Pour coordonner et proportionner les quantités de chaleur absorbées par la surchauffe et la rechauffe et les quantités de chaleur absorbées par la vaporisation, pour oue la température ' de la vapeur surchauffée et la température de la vapeur réchauffée puissent être maintenues à des valeurs prédéterminées sur une large gamme de taux de vaporisation, on applique un procédé de régla- ge de la surchauffe qui consiste à introduire des gaz de combustion recyclés à température inférieure à titre ce gaz modérateur de température, dans la chambre de rayonnement du foyer surchauffeur et à introduire ces gaz comme gaz servant? à régler la transmission de chaleur par rayonnement aux tubes de parois vaporisants de la chambre de combustion secondaire 42 et de la chambre de rayonneront 42 du foyer réchauffeur.
De préférence, le courant de gaz recyclas dansces différentes chambres est réglé en fonction des variations
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de la charge, et des variations de la température de la vapeur surchauffée ou de la température de la valeur réchauffée pour maintenir les températures de la vapeur proches d'une valeur pré- déterminée ou de valeurs prédéterminées. Par exemple, lorsoue la charge de vaporisation diminue, un pourcentage décroissant de gaz recyclés est introduit à titre de gas modérateur de température dans la partie supérieure de la chambre de rayonnement 26 du foyer de surchauffeur, et un pourcentage croissant de gaz recyclés est in- troduit dans la chambre de combustion secondaire 42 du foyer de réchauffeur.
Les gaz recyclés dans la chambre de rayonnement 26 servent à maintenir le température des gaz à l'entrée du surchauf- feur secondaire 80 dans les limites de sécurité au point de vue du métal des tubes de surchauffeur et aussi au point de vue des condi- tions de scorification lorsqu'un combustible formant des scories est brûlé dans la chambre de foyer cyclone 64.
Le système de recyclage des gaz pour produire la circu- lation nécessaire des gaz recyléscomprend un ventilateur 120 dont l'ouïe d'entrée communique avec un branchement 122 partant du carneau principal 124 de manière à retirer une partie des gaz de chauffe refroidis oar le passage sur les surfaces de chauffe par convection du groupe. La sortie 126 du ventilateur communique avec un conduit 128 relié à une boîte à vent 130 pour gaz recyclés.
Cette boîte à vent possède un certain nombre de passages de sortie entre les tubes espacés successifs 40, pour le courant de gaz recyclés allant de la boîte à vent au sommet de la chambre de combustion secondaire 42. Le conduit 128 possède aussi un branchement de gaz modérateur de température 132 relié à une boîte à vent transversale 134 communiquant avec la chambre de rayonnement 26 par les sorties ménagées entre les tubes successifs 16. Des registres ou papillons 129 et 133 qui peuvent être actionnés à la main ou automatiquement,, sont destinés à régler les débits de gaz recyclés dans la chambre de combustion secondaire 42 et dans la chambre de rayonnement 26, respectivement.
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En même temps que les gaz recyclés -oduits dans la chambre de combustion secondaire 42 d'une manière dépendant des variations de la charge, qui est l'inverse de la manière dont les gaz modérateurs de la température sont introduits dans la chambre de rayonnement 26, la disposition peut être telle au'une charge pratiquement constante peut être maintenue sur le ventilateur 126 dans une large gamme de charges appliquées à la chaudière.
En introduisant des gaz de chauffe refroidis, comme gaz modérateurs de températures, dans la chambre de rayonnement 26, et en augmentant ce courant lorsque le taux de vaporisation et l'allure du feu augmentent, on peut maintenir des degrés de températures de surchauffe de l'ordre de 11000F (595 C) par la combustion optimum d'un combustible formant des scories, cette combustion étant réalisée à des températures élevées dépassant la température de fusion de la cendre du combustible.
Le procédé permet aussi- d'effectuer la com- bustion dans un foyer relativement petit et peu coûteux et avec un contrôle adéquat des conditions de scorification au surchauffeur secondaire 80 en vue de porter l'efficacité.,du groupe à une valeur élevée;
Le groupe de la Fig. 2 comprend un foyer de réchauffeur, dont les éléments principaux sont une chambre de combustion 150 de foyer cyclone, une chambre de combustion secondaire 152, et une chambre de rayonnement 154. Les gaz de chauffe de ce foyer de ré- chauffeur s'élèvent sur la section à contre-courant 156 d'un ré- chauffeur et ensuite sur la section à courants parallèles 158 du réchauffeur . Au delà du réchauffeur les gaz passent sur une section d'économiseur relativement petite 160.
Ces sections de chauffe par convection, aussi bien que la chambre de rayonnement 154, sont disposées dans un parcours de gaz séparé, dont les parois'compren- nent des tubes vaporisante verticaux, tels que 162 et 164. Ces der- niers tubes font partie d'une cloison'séparatrice'oui sépare le par- cours de gaz indiqué ci-dessus d'un parcours de gaz parallèle simi- laire 184 pour les gaz de chauffe du foyer de surchauffeurs.
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Le foyer de surchauffeur comporte cornue éléments princi- paux une chambre de combustion 170 de foyer cyclone, une chambre de combustion secondaire 172 et une chambre de rayonnement 174.
Les gaz de chauffe du foyer de surchauffeurs s'élèventsur la section à courant-parallèle 176 ci 'un surchauffeur secondaire, et ensuite sur la section à contre-courant 178 de ce surchauffeur. De là les gaz s'élèvent sur un faisceau de tubes formant un surchauffeur primaire 180 et au-delà de ce dernier ils 'cassent sur une grande section d'économiseur 182 en série avec la section d'éconnomiseur 160.
Les pressions des gaz dans le foyer de surchauffeur et dans le foyer de-réchauffeur, et dans les parcours de gaz 184 et 186 associés à ces foyers peuvent être réglées par des régulateurs de débit des gaz aux sorties des parcours de gaz. A cet effet, des registres ou papillons 190 sont disposes à la sortie du parcours de gaz 184 et des registres ou papillons 192 sont disposés à la sortie du parcours de gaz 186.
Les tubes vaporisants du groupe de la Fig. 2 sont reliés d'une manière appropriée au système de circulation du fluide qui peut comprendre un corps cylindrique de vapeur et d'eau semblable à celui représenté sur la Fig.l, à la partie supérieure du groupe.
Les extrémités supérieures des tubes vaporisants sont reliées à ce corps cylindrique et leurs extrémités inférieures sont reliées à des collecteurs ou corps cylindrioues inférieurs, tels due ceux représentée en 200, 202 et 204.
Ainsi, sur le côté (le droite du parcours le gaz 186, cuelques uns des tubes de parois vaporisants 162 sont reliés au collecteur 204 et d'autres, coudés pour former la paroi inclinée 206, la paroi verticale 208 et l'écran 210 de la chambre de combustion se- condaire 152 sont reliés au corps cylindrique 202.
Les tubes de parois vaporisants 207 sur le côté de gauche du parcours de gaz 184 sont reliés d'une manière similaire au collecteur 200 et au collecteur ou corps cylindrique 202 et certaines parties des tubes 207 reliés au corps cylindrinue 202 forment les sections de paroi 208 et 210, et un écran 212 pour la chambre
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option secondaire 172. Au point iL des tubes de parois 207, d'ordre pair par exemple, sont coudés de 1.lanière 2 sortir de leur alignement avec la paroi pour forcer des lumières livrant passage au courant des gaz modérateurs de température recvclés dans la chambre de rayonnement 174 du foyer de surchauffeur.
Les tubes vaporisants de la paroi séparatrice 164 sont disposés d'une manière similaire au point B pour forner des lumières entre oueloues uns de ces tubes en vue de l'entrée des gaz modérateurs recycles dans la chambre de rayonnement du foyer de surchauffeur.
Au-dessous du point B et au point C, des parties des tubes vapori- sants de rang impair par exemple de la paroi 164 sont coudées vers la droite comme c'est indiqué en 220, tandis que les tubes restants sont coudés vers la 'gauche comme c'est indioué en 222, pour former des ouvertures de communication entre les chambres de rayonnement 154 et 174. Au-dessous du point C les tubes 164 sont reliés au corps cylindrique ou collecteur 202.
Les tubes vaporisants déchargent des mélanges de vapeur et d'eau dans le corps cylindrique de vapeur et d'eau. Dans 'ce corps cylindrique, la vapeur est séparée de l'eau et la vapeur séparée passe dans le collecteur d'entrée 230 du surchauffeur primaire 180 d'où la vapeur passe par le surchauffeur primaire dans le collecteur de sortie 232. De ce dernier la vapeur passe par un régulateur- modérateur de température 234, dans lequel, sur une petite partie supérieure de toute la gamme des charges de vaporisation, de l'eau neut être injectée pour empêcher toute élévation notable de la température de la vapeur surchauffée au-delà d'une valeur prédéter- minée.
Du régulateur-modérateur de température 234 la valeur passe par les sections 178 et 176 du surchauffeur secondaire pour se rendre dans le collecteur de sortie 236 et ensuite par une canalisa- tion 238 à l'entrée de l'étage haute pression 240 d'une turbine.De la sortie 242 de cet été'se de la turbine la vapeur passe car une ca- nalisation 244 dans le collecteur d'entrée 246 du réchauffeur. De ce collecteur la valeur nasse par les tubes des sections 153 et 156
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du réchauffeur dans le collecteur de sortie 247 du réchauffeur et. ensuite par une canalisation 248 à l'entrée 250 de l'étage basse pression 252 de la turbine.
Comme dans l'exemple d'exécution de la Fig. 1,@le groupe comprend un système de recyclage des gaz pour régler les tempéra- tures de surchauffe et de rechauffe sur la majeure partie au moins de toute la gamme de charge de la vaporisation. Egalement, comme dans la forme d'exécution de la Fig. 1, ce système de recycla- ge des gaz emploie les gaz recyclés comme gaz modérateurs de tempé- rature, introduits dans la chambre de rayonnement du foyer de la surchauffe en un point situé juste en avant du surchauffeur secon- daire, le pourcentage de gaz modérateurs de température étant aug- menté lorsque la charge augmente pour maintenir les températures des gaz à l'entrée des gaz du surchauffeur dans;
les 'limites de sécurité au point de vue du métal des tubes de surchauffeur et aussi au point de vue de l'état de scorification lorsque le foyer cyclone associé est employé pour brûler un combustible formant de la scorie @ à des températures dépassent le point de fusion de la scorie. De même, dans le groupe de la Fig. 2 un pourcentage de gaz recyclés est introduit dans la chambre de combustion secondaire 152 du foyer derechauffe., le pourcentage de gaz recyclés circulant ainsi dans la chambre 152 augmentant lorsoue la charge sur le groupe diminue.
Le système de recyclage des gaz de la Fig. 2 comprend un ventilateur de gaz recyclés 260 dont l'ouïe d'entrée 262 est reliée par une conduite 264 à une lumière 266 communiquant avec 1 e par- cours de gaz 186 en un point situé juste en avant des papullons 192.
La conduite 264 communique aussi par une lumière 268 avec le par- cours de gaz 184 en un point situé juste en avant des papillons 190. La sortie 270 du ventilateur 260 communioue avec une conduite 272 possédant un branchement 274 relié à une boîte à vent 276, qui est pourvue d'une série de sorties disposées en travers de la partie la plus élevée de la paroi de droite de la chambre de com- bustion secondaire 152 et qu'on forme en repoussant hors d'aligne-
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ment des parties des tubes de parois vaporisants 162 de rang impair, par exemple.
Le courant de gaz recyclés dans le branchement de conduite 274 peut être réglé par des papillons 278 actionnés à la main ou automatiquement et le courant et la répartition des gaz introduits dans la chambre de combustion secondaire 152 peuvent être réglés par des papillons séparés (non représentés) dans les sorties de la boîte à vent 276.
Le conduit 272 possède un autre branchement 280 relié à une boite à vent 282, et une boîte à vent 284, pour l'introduction des gaz modérateurs de température dans la partie supérieure de la chambre de rayonnement 174. La boite à vent 282 est pourvue de sorties formées' entre quelques uns des tubes de paroi 207 et répar- ties sur la largeur du parcours de gaz, pour l'entrée des gaz modé- rateurs de température au point A, et une disposition similaire 'des tubes 164 de la paroi séparatrice forme une rangée de sorties de gaz de la boite à vent 284 réparties en travers de la aroi séparatrice au point B.
Le courant de ces gaz modérateurs de tem- pérature dans la chambre de rayonnement 174 peut être réglé par le fonctionnement automatique ou la manoeuvre à la main d'un papil- lon 281 établi dans le branchement 280.
REVENDICATIONS.
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