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RECHAUFFEUR D'AIR
L'invention se rapporte à un réchauffeur d'air à régénération et plus particulièrement à un appareil destiné à augmenter la température de l'air de combustion envoyé à un générateur de vapeur, par échange de chaleur avec le@ produite de la combustion qui quittent le gêné rateur.
Four maintenir un rendement élevé d'un générateur de vapeur, il est important d'enlever autant que possible
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la ohaleur contenue dana lee Produite de la combustion évacués à l'extérieur. D'autre part, il eet nécessaire que l'air utilisé pour la oombuation unit aussi chaud que possible, Pour cela, on emploie généralement un réohauf- four d'air, soit du type tubulaire à réoupération, aoit du type à régénération.
Les rdohauffeure d'air à régénération sont généralement du type rotatif, dans lequel une roue en forme de diaque portant dee éléments d'abaorption de cha= leur, tourne en traversant d'abord le parcours des produite de la oombuation, puis le parcours de l'air introduit, de façon à obtenir un échange de chaleur entre les deux cir- cuite* Le oourant degaz ou d'air à travers la roue est pa- rallèle à l'axe,de aorte que, dans le oaa d'un accrofasse- ment de capacité du générateur de vapeur, l'augmentation de l'épaiaeeur du disque ou de la roue ne permet générale- ment pas d'abeorber les quantités plus importantes de gas et d'air qui en résultant, Il est par conséquent nécessaire d'augmenter le diamètre de la roue,
ce qui accroît les dit- ficoultés de supportage et d'espacement, Le fonctionnement d'un tel réchauffeur-tournant de grande dimension est de plua en plue délicat pour des capacités croissantes, et son prix augmente beauooup plua vite que sa puissances La préaente invention évite d'une manière nouvelle lea divers inoonvénienta dee dispositifs suivant l'art antérieur.
Un objet prinoipal de la présente invention est donc un réchauffeur d'air régénération de haut rendement d'échange thermique.
Un autre objet de l'invention eat un réchauffeur d'air à régénération, de fabrication peu coûteuse. dont le prix augmente seulement en rapport direct aveo la puissance*
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L'invention. a encore pour objet un réchauffeur d'air à régénération dont les éléments d'absorption de chaleur peuvent être rapidemont enlevée et remplacés.
Un nouvel objet de l'invention est un réchauffeur d'air à régénération, qui retient efficacement et constata- ment les poussières oontenues dans les produite chauds qui résultent de la combustion dans un générateur de vapeur.
Un autre objet de l'invention est un réchauffeur d'air à régénération dont la capacité peut être augmentée par l'agrandissement dans la même direotion que l'augmenta- tion de dimension (dûe à l'augmentation de capacité) du générateur de vapeur avec lequel il est associés
L'invention a encore pour objet un réchauffeur d'air à régénération dont la capacité peut être augmenta sana accroître la résistanoe au courant de gaz et d'air, et sana accroître le tempe de paeeage du gaz ou de l'air sur les éléments d'absorption de ohaleur.
D'autres objets de l'invention apparaîtront aux hommes de l'art à la lecture de la présenta description*
Le réchauffeur d'air suivant l'invention comprend ! un caisson qui comporte une entrée de gaz alignée avec une sortie de gas et une entrde d'air alignée aveo une sortie d'air, une pièce flexible cane fin, située dans le caisson, formant une boucle dont une partie se trouve entre l'entrée et la sorti* d'air et une autre partie entre l'entrée et la sortie de gaz, et des éléments d'absorption de chaleur attachésà la pièce flexible.
L'invention sera mieux comprise à la lumière da la description de sa forme d'exécution non limitative ra- présentée sur les dessins annexés*
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Tige 1 est une coupe verticale à travers un ré- chauffeur, d'air suivant l'invention et un générateur de vapeur avec lequel il est utilisé.
Fige 2 est une coupe à plus grande échelle du réchauffeur d'air.
Fige 3 est une partie agrandie du réchauffeur d'air.
Fig. 4 est une vue agrandie d'une autre partie du réchauffeur d'air.
Fig. 5 est une coupe du réchauffeur d'air, sui- vant la ligne V-V de la fig.3.
Sur la fig. 1, le réchauffeur d'air, désigné globalement par le repère 10, est représenté associé aveo un générateur de vapeur 11. Le réchauffeur d'air comprend un oaieaon en tôle calorifugée 12, muni d'une entrée de gaz 13, d'une sortie de gaz 14, d'une entrée d'air 15 et d'une sortie d'air 16. Dans le caisson se trouve une pièce flexible 17, formant une bouole et portant un certain nombre d'éléments d'absorption de chaleur 18. L'extrémité supérieure de la pièce flexible est supportée et entraînée par un pignon 19 mû par un moteur 21. A son extrémité inférieure, la pièce flexible passe autour d'un pignon fou 22.
On voit nettement sur la fige 1 que la pièce fle- xible et les éléments d'absorption de chaleur 16 forment une boucle allongée dont la grande dimension est verticale*
Une trémie à suies 23, fixée sur le caisson 12, est placés sous l'extrêmité inférieure de la pièce flexible. Un ven- tilateur de soufflage 24 est raccordée à l'entrée d'air 15 et une cheminée 25 est raccordée à la sortie de gaz 14.
Le générateur de vapeur 11 comprend un mur avant 26, un mur arrière 27, et des murs latéraux 26 qui
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définissent une chambre de combustion verticale 29. Le mur avant 26 possède un épaulement 29 sur lequel est monté un brûleur * flamme dirigée 31 : le mur arrière 27 possède un épaulement semblable 32 sur lequel est monté un brûleur à flamme dirigée 33, Lee brûleurs et la chambre de combustion sont semblables à ceux décrite et repré- sentée dans le brevet américain n 2 853 059. Le* é piau- lements 29 et 32 forment une cellule inférieure à haute température, à la base du foyer, dans laquello la com- bustien a lieu presque totalement.
Le foyer a une largeur constante, d'un mur latéral à l'autre. Les brûleurs 31 et 33 sont reliée par des conduite convenables à la sortie d'air 16 du réchauffeur d'air 10 et un tuyau de réinjection de cendrée volantes 30 muni d'une vanne 68 étanohe aux gaz, relie la trémie 23 au brûleur 33.
Le générateur de vapeur 11 comporte un ballon d'eau et de vapeur 33 dans lequel est introduite l'eau d'alimentation. Un tube de descente 34 part du ballon et aboutit à des collecteurs travcversaux inférieure 35 et 40.
Des tubes d'écran d'eau quittent le collecteur 35, s'é- lèvent le long du mur avant 26, et aboutissent au ballon 33, D'autre. tubes d'écran d'eau quittent le collecteur, s'élèvent le long du mur arrière 27, passent nous la face intérieure du toit, et aboutissent au ballon. Sous chaque mur latéral 28 se trouve un colleoteur latéral 60 auquel est raccordé le tube de descente 34. Des tubes d'écran d'eau s'élèvent de ce oolleoteur 60 jusqu'à un collecteur 36 situé à la partie supérieure du foyer t qui aboutit également au ballon. A la partie supérieure de la chambre de combustion 29, le mur avant 26 possède un nez 37, etg la
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mur arrière 27 possède un nez semblable 38 dirige vers l'in- térieur de la chambre.
Ces nez définissent un étranglement de sortie de gaz 39 raccordé à un passade 41 d'échange par oonveotion. Celui-ci est divisé par une cloison centrale
42 en une section avant 43 et une section arrière 44.A l'extrêmité inférieure de la oloieon 42 se trouve un col- lecteur de surchauffeur 45 relié aux écrans de surchauffeur
46- Ces écrans sont reliée à un surchauffeur à oonveotion
47. Au-desgue de oe dernier, dans la section avant 43 du passage 41 se trouve un surchauffeur à basse température 48, raocordé à la partie supérieure du ballon 33 qui l'alimente en vapeur.
Au sommet de Infection arrière 44 du passage 41 est placé un réchauffeur à banne température 49, et au- dessous de celui-ci se trouve un réchauffeur à haute tempé- rature 51. les sections avant 43 et arrière 44 sa continuent en courbe, et redescendent à l'arrière du mur arrière 27. Elle sont muniesde registres convenables pour régler la répar- tition du débit de gaz entre elles* Un économiseur 52 est placé en travers des deux sections, et elles sont toutes deux raccordées à l'entrée de gaz 13 du réchauffeur d'air.
Sur la fig. 2, on voit que le réchauffeur d'air
10 ont construit de manière à placer le pignon d'entraîne- ment 19 en dehors du parcours emprunté par les gaz entre l'orifice d'entrée 13 et l'orifice de sortie 14. La pièce flexible 17 est constituée de plusieurs chaînée métalliques formant des boucles disposées suivant des plana parallèles L espacäs. La dimension du réchauffeur qui est perpendiculaire à ces plans est la même que la distance qui sépare les mura latéraux 28 du générateur de vapeur, de sorte que le réchauf- feur s'étend sur toute la largeur du mur arrière 27 du
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générateur.
Des barreaux 53 sont attachée aux chaînes, de façon pivotante. fle sont perpendiculaires aux plans des chaînée et portent chacun un élément d'absorption de ohaleur 16. Une cloison 50 est disposée en travers du caisson,dans la direction de l'axe de l'arbre sur lequel sont montée les pignons 19* Chaque extrémité de la cloison est munie d'un joint en oontaot aveo la surface intérieure de la pièce flexible 17. Des joint@ semblables eont en oontaot avec les surfaces extérieures des éléments d'ab- eerption de chaleur, près de l'entrée de gaz 13 et de la sortie de gaz 14.
De tels joints sont aussi prévus à l'autre extrêmité du réchauffeur d'air . La paroi latérale du caisson 12 possède une porte d'aooèe 54, placée dane une partie du caisson qui est en dehors des passages d'air et de gaz* Cette porte est aunes grande pour permettre le démontage et le remplacement d'un élément d'absorption des chaleur 18.
Sur la fige 3, on Voit que chaque pièce flexible 17 est constituée par une chaîne formée de maillona métal- liques 53 reliée par des axes 56, chaque barreau 53 étant monté pivotant sur un axe 56, L'élément d'absorption de chaleur 18 comprend une série de plaques de métal ondule, légèrement wspacécs, sensiblement parallèles et assemblées entre elles par soudure, la jonction étant faite au moyen de petites plaques de métal interposées entre les plaquas.
Chaque élément possède une enooohe 57 en forme de T qui correspond exactement à la section en T du barreau 53, L'élément cet soudé, ou fixé de toute autre manière conve- nable, au barreau 53,
La fig.4 montre un joint 58, convenablement fixé
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par une charnière 59 à une paroi du caisson 12 du réchauf- feur. Une lame de ressort 61 repousse le joint 58 vers l'extérieur de sorte que celui-ci appuie aveo une pression convenable sur la surface aveo laquelle il doit faire étanchéité.
La fig. 5 montre la façon dont chaque barreau 33, et non élément d'absorption de chaleur 18, est monté sur une chaîne ou pièce flexible 17. On voit que les maillons 55 de la chaine sontplacés de part et d'autre du pignon 19 et sont réunie par un galet 62 lui-même monté sur l'axe 56 qui assemble les maillons de la chaîne. Des écrous de blocage 63 et 64 sont montés sur l'axe 56, de chaque côté de la chaîne. Une bride 65 vient en contact aveo ces/écrous, La construction et la fonctionnement de oe type de fixation des barreaux de chaîne sont décrits en détail dans le brevet amérioain n 2 804 834, Le barreau peut être facile** ment démonté, simplement en enlevant des goupilles 66 et 67, de la façon décrite dans ce brevet.
Le fonctionnement du réchauffeur d'air suivant l'invention, exposé ci-dessous. sera mieux compris à la lumière de la description qui précède* Le foyer et la chaudière fonctionnent de façon classique, c'est-à-dire que le combustible et l'air sont introduite dans la oellule inférieure à haute température par les brûleurs 31 et 33 montée sur les faces inférieures des épaulements 29 et 32, La combustion s'effectue presque complètement dans cette oellule inférieure et les gaz s'élèvent à travers la oham- bre de combustion 29,
en transmettant de la chaleur par rayonnement à l'eau qui circule dans les tubes d'écran. Le produite chaude de la oombuation traversent la sortie de gaz 39
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et transmettent de la chaleur par rayonnement et oonvec- tion aux écrans de aurohauffeur 46. Une partie des gaz n'élève à travers la section avant 43 du paeaage 41, et le rente oiroule à travers la section arrière 44. Les gaz qui traversent la section avant 43 passent sur le surohauffeur à oonveotion. 47 et sur le surohauffeur à basse température 48, puis par un passage noue le toit du générateur arrivent finalement sur l'économiseur 52.
Le débit de ces gaz est réglé par le registre dans le passage arrière* Les gaz qui traversent la section arrière
44 du passage 41 passent sur le réchauffeur à haute tem- pjrature 51,puis sur le réohauffeur à banne température
49 avant de passer au-dessus du mur arrière et d'atteindre un passage arriècecù ils traversent une autre partie d l'économiseur 52 et sont réglée par le registre* Les deux circuit de gaz se réunissent à nouveau, et la totalité des gaz entrent dans le réchauffeur d'air 10 par l'ori- / sortent par l'orifioe 14 fioe 13/et sont évacuée par la cheminée 25.
L'air est fourni aux brûleurs 31 et 33 par un ventilateur 24 qui force l'air à oirouler dans l'orifice
15 du réchauffeur d'air, puis à travers le réchauffeur, puis dans l'orifice de eortie 16 d'où il va aux brûleurs
31 et 33 pour assurer la combustion* On voit, en particu- lier sur la fig. 1, que les éléments d'abeorption de cha- leur 18 peuvent être traversés par les gaz et par l'air, puisque, quand ces éléments passent dans le oirouit de gaz et d'air, Ils plaques ondulées sont disposées de manière 1 présenter leurs intervalles dans le sens du courant.
Bleu entendu, les ondulations créant un frottement intense entre l'air ou les gaz, d'une part, et le métal des plaquee d'autre
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part,de aorte que la transmission de chaleur est très bonne.
La pièce flexible 17 est constituée d'un nombre limité de chaînes qui sont très espacées suivant la lar- geur de l'appareil et sont réuniesseulement par les barreaux d'assemblage 53 et les éléments d'absorption de chaleur 18, de sorte que l'air peut circuler librement à travers les brins de la boucle, en rencontrant seulement une légère résistance due aux chaînes et aux barreaux. Les chaînée Pont entraînées par les pignons 19 et s'enroulent autour des pignons tous 22 t il y a un pignon moteur et un pignon fou pour chaque chaîneLes arbres sur lesquels sont montés les pignons, les barreaux 53, et les éléments d'absorption de ohaleur 18 ont une longueur sensiblement égale à la distance d'un mur latéral 28 à l'autre mur latéral 28 du foyer.
De cette façon, le réchauffeur peut être agrandi en même tempe que le foyer, dans cette di- reotion. C'est un trait de cette Invention qu'un élément d'absorption de chaleur 18 détermine passe deux fois par cycle à travers le courant gazeux, une fois en montant vers le pignon d'entraînement, l'autre foin en descendant@ puis traverse également deux foie le circuit d'air vers le foyer, une foie en descendant vers le pignon fou 22 et l'au- tre fois en remontant*
Un des caraotêres intéressants de la présente invention est que les ondulations et les petite blocs entretoises qui assemblent les plaques ondulées des élé- mente 18,
provoquent un dépêt de poussière@ et de cendres volantes contenue dans les gaz sortant du foyer* Ces suies sont transportées vers le bas de la boucle, et une
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certaine quantité de fines poussières sont renvoyées au foyer aveo l'air de combustion* Ceci a pour effet de transformer les poussières en acories qui sortent du foyer loue une forme concentrée et peuvent être évacuée@ facilement. Les grosses particules de suies tombent des plaques des éléments d'absorption de choeur, quand la boucle passe autour du pignon fou 22, et elles sont collectées dans la trémie 23.
De là, les suies passent à travers une vanne rotative 68 et la tuyauterie 30 jusqu'au brûleur 33 où elles sont introduites dans le foyer aveo le combustible et l'air, pour être agglomérées en scories, En outre, n'il reste du combustible dans ces suies il a une nouvelle occasion d'être brûle, ce qui améliore le rendement du foyer.
La capacité du réchauffeur d'air peut être accrue, bien entendu, en augmentant la longueur des élément@ d'absorption de ohaleur 18, c'est-à-dire la distance dont ils s'écartent de la ohaine et des barreaux d'assemblage 53. Il y a bien entendu une limitation mé- oanique de cette longueur, puisque ces éléments se trou- vent en porte-à-faux pendant leurs courses verticales le long de la boucle.
Il n'y a toutefois pas de limita- tion appréciable à la hauteur verticale du réchauffeur d'air, et la situation idéale cet de choisir la nature des éléments d'absorption 18 et la hauteur verticale du réchauffeur de manière à utiliser une disposition et une dimension standard pour la bouole verticale. Afin d'aug- menter la capacité du réchauffeur en fonction dea beacim du foyer et de la ohaudière, il est seulement nécessaire de ohanger la largeur de l'appareil c'est-à-dire sa dimanioa
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dans la direction des arbres sur lesquels sont montés les pignons.
La conception de l'ensemble du foyer et de la chaudière représentés et décrits permet d'augmenter la capacité de production de vapeur simplement en aug- mentant la distance entre les mure latéraux 28, La sec- tion verticale longitudinale reste la même. La présente invention permet d'obtenir un générateur de vapeur, qui comprend un foyer et une chaudière de oe type associée à un réchauffeur d'air, tel qu'on peut utiliser une section d'un modèle standard (semblable à oelui repré- sente sur la fig. 1) et que l'on peut acoroitrela capa- cité de l'unité complète simplement en augmentant la dimension perpendiculaire au plan de la fige 1, c'est-à- dire la distance d'un mur latéral 28 à l'autre mur laté- ral 28, et la largeur de la pièce flexible 17.
En ce qui concerne la récupération de chaleur des gaz évacuésà la oheminée 25 et le chauffage de l'air introduit dans le foyer par le ventilateur 24, on voit qu'on peut régler l'une ou l'autre de ces fonctions en agissant sur la proportion de la hautes verticale du réohauffeur d'air qui leur est dévolue. Autrement dit, il peut être nécessaire, pour les besoins d'une instal- lation donnée, que la hauteur correspondant aux passages d'entrée et de sortie d'air soit approximativement le double de celle qui correspond au oirouit de gaz. Il est normal,toutefois, de réchauffer l'air autant qu'il est possible de le faire économiquement, pour réduire la tem- pérature des gaz à une valeur aussi faible que possible.
Le présent réchauffeur d'air est en effet relativement exempt
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des détériorations dûes à la condensation d'aoide sulfu- rique ou d'autres produite de la oombuation présents dans les gazx, même ai la température diminue au-dessous du point de ronde ou du point de condensation des composée volatils., 'Dans le cas ou un élément d'absorption de cha- leur est détérioré, et doit être remplace, il suffit d'arrêter le réchauffeur d'air pour une courte durée, d'ouvrir la porte d'accès 54 dans le caisson 12, de démonter et de remplacer l'élément 18.
Celui-ci est dé- monté aveo non barreau d'assemblage 53 en enlevant les goupilles 66 et 67, et en le soulevant verticalement de la chaîne et du pignon. En raison des jointe qui étiolent entre les parois du caisson 12 et les éléments 18, et oeux qui existent entre la oloieon 50 et l'intérieur de chaînes, il ne s'échappe que très peu de/gaz vers le haut dans la zone où la boucle s'enroule autour du pignon 19.
Ceci facilite beauooup le démontage et le remplacement des éléments d'absorption de chaleur, et d'autre part protège l'arbre et les pignons.
Il est entendu que des changements de détail peuvent être apportés dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, cane sortir du cadre de la présente invention celle-ci n'est pas limitésà la forme d'exécution particulière représentée et décrite plus haut.