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La présente invention se rapporte aux réchauffeurs à tubes verticaux qui conviennent particulièrement pour une très grande capacité et dans lesquels le fluide à chauffer, tel qu'une huile ou un gaz, peut entrer dans les tubes chauffants à des températures aussi basses que 204 C, par exemple ; ces ré- chauffeurs la température de sortie désirée fournie par la zone de rayonnement du réchauffeur est relativement élevée, et comprise, par exemple, entre 760 et 815 C.
La présente invention a pour objet un réchauffeur dans lequel un faisceau de tubes se trouvant dans la zone de rayonnement où la température du fluide est relativement faible est exposé au rayonnement direct provenant des brûleurs placés d'un côté, et dans lequel un faisceau de tubes se trouvant dans la zone de rayonnement où la température du fluide est relativement élevée, est exposé au rayonnement direct des brûleurs placés des deux côtés.
Conformément à l'invention, on prévoit un réchauffeur à tubes verti- caux destiné à réchauffer un fluide, tel qu'une huile ou un gaz, et comprenant un corps vertical cylindrique, plusieurs tubes de paroi verticaux logés dans la paroi intérieure du corps et à distance de cette dernière, et des brûleurs dis- posés à l'extrémité inférieure du réchauffeur et pouvant projeter des flammes et des gaz chauds axialement vers le haut à travers le corps précité, ce réchauf- feur comportant des faisceaux espacés, disposés radialement, de tubes verticaux, chaque faisceau s'étendant radialement vers l'intérieur jusqu'en une certaine distance du centre du réchauffeur et l'un au moins de ces brûleurs étant prévu entre tous les faisceaux voisins disposés radialement, ce qui fait que ces tubes de parois, aussi bien que les tubes des faisceaux sont soumis,
des deux côtés, à la chaleur rayonnante.
L'invention vise également un réchauffeur à tubes verticaux compor- tant un corps de foyer cylindrique vertical ayant une paroi intérieure réflé- chissant la chaleur, une plaque inférieure horizontale, plusieurs tubes de paroi verticaux disposés sous forme d'un faisceau cylindrique dans le corps du foyer et espacés de sa paroi intérieure réfléchissant la chaleur, et un ou plusieurs brûleurs projetant des flammes et des gaz chauds axialement vers le haut à travers la partie centrale du corps du foyer;
ce réchauffeur comporte plusieurs faisceaux tubulaires radiaux répartis circonférentiellement dans le foyer et s'étendant vers l'intérieur sur moins de la moitié de la distance comprise entre les tubes de paroi et l'axe du foyer, chaque faisceau tubulaire radial étant composé de tubes verticaux espacés des parois tubulaires et les uns des autres, une rangée circonférentielle de brûleurs projetant des flammes et des gaz chauds, axialement vers le haut, entre des paires voisines des faisceaux de tubes ra- diaux précités et des dispositifs servant à relier aux tubes radiaux certains des tubes de paroi, situés entre les faisceaux d e t u b e s ' ;r 'a d i' a u x,
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tubes sont constitués en plusieurs groupes reliés en série dont chacun comprend des tubes de paroi et des tubes radiaux.
Afin de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant la décrire plus complètement en se référant au dessin annexé, sur lequel : la fige 1 est une élévation, avec coupe partielle, d'un réchauffeur à tubes verticaux conforme à la présente invention; la fige 2 est une vue en plan et en coupe faite par 2-2 de la figol; la fige 3 est une élévation de détail, faite à plus grande échelle, représentant une paire de tubes de chauffage comportant un guide inférieur et des supports supérieurs; la fige 4 est une vue en plan et en coupe, faite par 4-4 de la fig.l; la fige 5 est une vue en plan, à plus grande échelle, faite par 5-5 de la fige 1;
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les fige 6 et 7 représentent, à plus petite échelle des variantes schématiques auxquelles s'applique également la présente invention, ces vues correspondant, d'une manière générale, à la vue en plan et en coupe de la fige 5.
En se référant spécialement aux fig. 1 à 5, on voit que le réchauf- feur illustré comporte un corps de foyer 10 vertical et cylindrique, formé de préférence en tôle d'acier garnie d'une matière réfractaire ou d'une autre ma- tière calorifuge appropriée.
Le corps de foyer 10 est supporté par plusieurs profilés structuraux 11 (dont deux seulement sont représentés sur la fige 1) qui s'étendent jusqu'à la partie supérieure du corps de foyer et qui font saillie vers le bas jusqu'au massif de maçonnerie 12, de manière à supporter le corps et sa plaque inférieure 13 à une hauteur suffisante au-dessus du massif, afin de permettre aux ouvriers d'avoir facilement accès à la partie inférieure du réchauffeur et aux brûleurs 14 et 15 qui y sont montés.
La plaque inférieure 13 est pourvue d'une porte 16, qui peut être carrée, comme représenté sur la fig. 5, et qui donne, accès à @ l'intérieur du foyer*
Une paroi annulaire 20 formant autel, montée à la partie supérieure du corps de foyer 10, supporte un coffre rectangulaire 21. Plusieurs bras 22 sont montés sur la partie supérieure du corps de foyer 10 et sont répartis circonfé- rentiellement autour de cette partie. Une' cheminée 23 est montée sur les bras 22.
Comme représenté sur la fige 5, les brûleurs 14 sont montés sur une rangée circulaire concentrique à l'ossature cylindrique du foyer et approxima- tivement à mi-distance entre la paroi intérieure du foyer cylindrique et son axe.
Les brûleurs 15 sont également disposés en cercle mais ils sont approximativement situés à mi-distance entre les brûleurs 14 et la paroi du foyer cylindrique. Ils sont également répartis circonférentiellement à une distance suffisante pour permettre de monter entre eux certains des tubes échangeurs de chaleur, ainsi qu'on va le décrire ci-après.
Bien que l'on puisse utiliser le réchauffeur décrit pour diverses dimensions et capacités, il est construit en vue d'une utilisation industrielle, le diamètre intérieur du corps de foyer étant supérieur à 9,120 m, et la hauteur du massif jusqu'à la partie supérieure du coffre 21 étant d'approximativement 30,400 m.
Dans le foyer, un grand nombre de tubes verticaux 30 sont situés à distance de la paroi calorifugée intérieure du corps du foyer mais près de celle-ci.
Des tubes supplémentaires 31 sont disposés sous forme de faisceaux radiaux entre les brûleurs 15, comme représenté sur la fig. 5. Les tubes sont raccordés entre eux à la partie inférieure et à la partie supérieure, par les raccords de retour habituels en forme d'U, et, comme représenté sur la fige 3, les raccords de retour 32 en forme d'U servent à raccorder les tubes 31 les uns aux autres et aux tubes 30, de manière à former un nombre désiré de serpentins.
Les tubes sont supportés latéralement à la partie inférieure par des queues 54 qui s'étendent dans des trous 55 ménagés dans la plaque inférieure 13 du foyer.
Tous les tubes sont suspendus à la paroi 20 formant autel par des suspenseurs 56 qui sont reliés à des pattes appropriées 57 montées sur les raccords de retour, à la partie supérieure, ou sur les coudes ou raccords en L, comme représenté sur la fige 3.
Gomme représenté sur la fige 5, par exemple, on a prévu dix-huit ser- pentins se composant chacun de quatre tubes de paroi et de deux tubes radiaux.
Chaque serpentin comporte un branchement d'admission, à la partie supérieure du
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foyer, comme représenté sur les figo 1 et 5, ces branchements étant désignés par 33e Chaque admission est raccordée, par l'intermédiaire d'une vanne 34 et d'un conduit de raccordement 35, à l'un des faisceaux 36 d'un serpentin 37 de chauffage préalable.
Celui-ci se compose de dix-huit faisceaux verticaux, comme représenté sur la figo 4, et chaque faisceau est raccordé à un collecteur 40 d'arrivée du fluideo
Le fluide sortant du collecteur 40 emprunte de multiples trajets à travers les dix-huit faisceaux du serpentin 37 de chauffage préalable et passe dans les divers serpentins de grands tubes qui sont raccordés entre eux, comme on l'a déjà décrit, et le tube radial situé le plus à l'intérieur de chaque ser- pentin est relié, comme représenté sur la figo 1, par des conduits 41 qui s'é- tendent vers le haut à l'intérieur du passage réduit du réchauffeur, prévu dans la paroi 20 formant autel, et radialement vers l'intérieur jusqu'à un grand collecteur 42.
Les conduits 41 de serpentins voisins pénètrent dans le collecteur 42, à deux niveaux différents, comme représenté en 43 et 44 sur la figo 1. De cette façon, on peut raccorder les extrémités des tubes au collecteur central sans qu'elles soient trop rapprochées les unes des autres, comme représenté sur la figo 2.
Un déflecteur 50 en forme de cône inversé, qui est suspendu par des suspenseurs 51 à la paroi 20 formant autel, est monté à l'intérieur du foyer, à sa partie supérieure, et il s'étend sur plus d'un tiers de la distance sépa- rant la partie supérieure de la partie inférieure du foyer.
Lorsque le foyer fonctionne, l'huile, le gaz ou un autre fluide à chauffer, est introduit par le conduit d'admission 52 dans le collecteur 40, d'où il s'écoule à travers les faisceaux de serpentins plats 36 du serpentin 37 de chauffage préalableo De chaque faisceau 36, le fluide passe par un conduit de raccordement 35, sa vanne 34, son conduit de raccordement 33 et il parvient dans le conduit d'admission de l'un des faisceaux de serpentins principaux, qui se compose de quatre tubes 30 de paroi et de deux tubes radiaux 31, puis de là, il emprunte les conduits internes 41 pour parvenir au collecteur 42 d'où il est évacué par le conduit 53. Le fluide à réchauffer s'écoule d'abord par les tubes de paroi, puis par les tubes radiaux, qui sont soumis à une température élevée.
Les brûleurs 14 engendrent des flammes et des gaz chauds, à tempé- rature élevée, qui remontent à travers le foyer dans une direction axiale. Les brûleurs 15 engendrent également des flammes et des gaz chauds qui remontent à travers le foyer, dans une direction axiale, et il s'ensuit que la chaleur rayon- nante est transmise de façon tout à fait directe aux tubes de paroi, sur leurs faces intérieures,et qu'elle se trouve réfléchie sur l'arrière des tubes de paroi
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par.-lâ¯'poi.ca3o fuéeduorps 10 du foyer.
Les tubes radiaux 31 sont disposés de façon décalée, comme représen- té sur la figo 5, ce qui fait qu'ils reçoivent directement sur leurs deux faces, directement, la chaleur rayonnante émise par les deux brûleurs voisins entre lesquels ils sont situés.
Les tubes des faisceaux radiaux, que l'on désigne pour plus de com- modité sous le nom de tubes radiaux, peuvent être en métaux pour alliages spé- ciaux, étant donné que la température du fluide s'est élevée pendant son passage dans le serpentin 37 de chauffage préalable et dans les tubes de paroi 30 avant que d'atteindre les tubes radiaux 310
Les extrémités supérieures des tubes sont également chauffées dans une certaine mesure par convection, étant donné que le déflecteur conique 50 renvoie les gaz chauds, qui ont déjà abandonné une partie de leur chaleur au fluide circulant dans les tubes, contre les extrémités supérieures des tubes;
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de là, les gaz chauds passent dans la paroi annulaire 20 formant autel et ils circulent sur les conduits 41 et sur le collecteur 42 et, enfin, ils passent à travers les faisceaux étroitement espacés du serpentin 37 de chauffage préalable.
Les gaz de combustion montent ensuite dans la cheminée 23 à une température ré- duite.
Il y a lieu de remarquer que les tubes 31 des faisceaux radiaux sont soumis à une chaleur intense et qu'ils servent à amener le fluide à la tempéra- ture de sortie élevée demandée.
En se référant en particulier à la fig. 6, on voit qu'au lieu de prévoir dix-huit serpentins, on peut diviser le réchauffeur, par exemple en qua- tre serpentins se composant chacun de douze tubes de paroi et de trois tubes radiaux, qu'on peut remplacer par un seul brûleur 60 les brûleurs 14, et qu'on peut remplacer par quatre brûleurs 61 les brûleurs 15. Comme représenté sur la figo 7, on peut encore modifier davantage d'agencement, en utilisant un seul brûleur central 60 et une couronne de brûleurs 62, dont deux sont situés entre les tubes radiaux dés groupes adjacents.
Il est évident que l'on peut apporter d'autres modifications entrant dans la portée de la présente invention et que le nombre de serpentins et l'agen- cement dépendent du fluide à chauffer, de la dimension du foyer, ainsi que de nombreux autres facteurs.
REVENDICATIONS.