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Procéda et dispositif de oomrunde de toytrs a1t" par au
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moins deux combuatibleso .1 1 Il 1
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La présente invention concerne un procédé ob un dis.
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positif de Qoun1e de foyers alimenta par au mo1na deux combustibles fluidea différents et destine* en par101er - h une centrale à vapeur ou une installation de turbine * gaz, dans laquelle le combustible prinolpal- au a;9in< doit être consomma au fur et à majure qu'il y arrive. ' * .
L'expression, "ooUlbt1'ble fluide" doit ttre considérée ! comme désignant les Qombuat1blea gazeux, télé que le adthanog le gaz de haut fourneau@stoop les combautibles liquide., télé . que les huiloi brutes, les fractions de distillation du ou-
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dron aaalogue 4 oea huiles, ainsi que le a oombuAtibl.. toli- des yulvérieéag tels que l'anthracite ou le lignite pulvéri4d.
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L'invention a donc pour objet un procède qui consiste mélanger au combustible principal au moins un combustible
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de complément en quantité correspondant a la quantité de cha- leur à fournir et à faire brûler la mélange, Le dispositif' de l'invention oonvenant k Inapplication de oe procédé se oaraotJriQs par don organes qui ex$ro<d une influence sur la quantité de combustible de eompliment confor- mément à la quantité de chaleur à fournir et des organes &0 à mélanger le oombuutible de complément avec le combu4tiblo principal*
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L'invention s'applique dans la pratique 4'une metniere particulièrement lorsque le combustible principal
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qui doit être brtU4 dans une installation de foyer ne peut
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être çonuervé en stock uconomiquemant,
lorsqu'on ne pout le conserver qu'au prix d'une dépense hora do propor- tion ou lorsque la quantité du combustible principal à con- sommer par unit de temps est déterminée par un programme initial basé par exemple sur des conventions relatives à sa production. Il peut s'agir pour le combustible principal d'un gaz, tel que le gaz de haut fourneau qui doit être brûlé dans une installation de foyer d'une centrale à va,
peur au fur et à mesure de son arrivée et dont la quantité ainsi qu'éventuelle-
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ment le pouvoir calorifique peuvent varier dan le temps* On mélange au combustible principal au moins un combustible de complément dont on dispose librement et dont la quantité est déterminée avant le mélange de façon à obtenir la quantité de chaleur qui doit être fournie dans l'installation et dans de nombreux cas est variable dans le temps*
Une .forme de réalisation avantageuse du procède de
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l'invention consiste a mesurer tous les débita,
ologt4-dîre celui du combustible principal et celui du combustible de complément et à corriger au moins une de ces valeurs, assurée
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des dubita, par un facteur qui dépend du pouvoir Calorifique ou de la quantité d'air nécessaire au ou aux combustibles, puis 4 former avec les volaurs mesurée*, ou Mejamreees et cor- rigées, un signal d'addition et à agir par ce signal sur le
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av'bit au moine du. combustible de complément dont on d1.... librement. i, Une forme de rée.l ee.t1or. de 1 invention qtû souvient partioulierenent aux oomet:1.bles prinaipaux et de complément. dont le pouvoir oalorifleue et la densité gont à peu pria le mtmoo ut qui es caractérise dans ce cas par sa granit 8lmpl:
!.- oité, oon4l$te à mesurer la pression d1namqu, ou la prooolon totale du mélange de oomtuatibles et t exercer sur le débit du combuatible de complément dont on dlmppos librement une influence dépendant de la valeur m uur4o de la presuion.
F4taiit donné que les combustibles mont melM9:e<t ou qu'ils brûlent ensemble , le nombre de brûleur a no.sa1r.. eat moindre .iue s'ils brûlaienj 'Soeparément1)tt par suit., un autre avantage résulte du fait que le foyer lui-ateae peut <tre im" tallé Hur une aurfaoe relativement réduites D'autres oarac)tfi'rîatiquea de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée qui en est donnée oî-
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après avec la domaine o1-o1nt Itappuig qui en représentent]
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des fonieu de réalioation 4 titre dlexwmpla et sur lesquels 1 La figura 1 représente gohématiquement un 16nJat.ur de vapeur à circulation ZOQde à parcours unique comportant une inutallation de foyer réglée suivant 3.'inv<atj!.ea.
la figure 2 représente é fiole ment un géïwr&tftuS' de va- peur à ulroulation torode 4 parcours unique 0019POrtAnt un* inatallation d* loyer Mais dan laquillv, k'i'tnoontr de la figure 1, leu meijurea du &éb1t da oombuëtibld ntx.rV8nt aucune influanoa Mur la quantité d'air tl'Bn$m11$8 aux points de oombuat1on.
La jMbUr< 3 yepraaonta en principe un 4'A:1.1 du dio- \1oi t:U de mélange dea oombustibles et la tilure 4 reprenant agal amant sotte go=* ,oh6matiqu. un générateur de vapeur comportant une :iMt811ation de foyer dana laquelle le JJbit du combuatltle de oompJA'StJUtn't aat réglé*
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en fonction de la pression totale du mélange ds combuûtïbleso
La figure 1 $et une coupe latérale d'un générateur de vapeur à circulation forcée à passage unique 1 qui comporte des
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tubes alimentes par une pompe 3, tandis quo la.
vapeur sort de la chaudière par un tuyau de vapeur vive 4o Deux brûleurs' 10 et 11 montas dans la devanture de la chaudière sont alimen- tés par un tuyau 12 avec un mélange de combl4tible4g L'air nécessaire à la combustion du mélange arrive par un. tuyau 1J. lieu brûleurs contiennent dans un cylindre un piston 14 qui por- te un cône d'étranglement 15 et s'applique contre 'un ressort
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16.
Il un réduite que la vitesse du eat combustible dans Ilori. fîue des 'brûleurs a toujours une valeur minimale déterminée indopendunte du débit. )3n faisant varier la oaraotéristique des à rebdorte 16, on peut faire prendre/la pression dans les bra. leurs une valeur appropriée en fonction de la charee, Le mè. lance de combustibles se compose de deux dléments} dont la corn-* potânte Ajdont le débit est d6terminé" arr:LvEi par un tuyau 20 en un point 21 où elle se mélange. Par exemple, il peut
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s'agir dana oe cas d'un az de haut-fourneau tel que le gaz de gueulard. La pression qu'on désire est maintenue dans le tuyau 20 par une soupape 22 sur laquelle agit un détecteur de'
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pression 23 par l'intermédiaire d'un régulateur tel qu'un régulateur 21 24.
(régulateur a action proportionnelle et par intégration). Un diaphragme de mesure 25 est monté en aval de la soupape 22 et sa pression efficace agit sur un détecteur de débit 26.
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La compouan-ce D du combustible de complément dont on dispose librement, par exemplele méthane, arrive par un tuyau 30 qui contient une soupape 31 et un diaphragme de meeure
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32. Su pression .:f.':t::l.ooe agit sur un détecteur de débit 33 dont le signal de sortie se wuperpose au point d'addition 34 au signal de sortie du détecteur de débit 26, corrige par un or- gane de multiplication 35. la somme des signaux constitue ainsi
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une valeur Je réglage, c'out-h-dïre la valeur effective trana
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mise un rJateur PI 36 dont le signal dé sortit est tranamla à la* soupape 31.
Le régulateur 36 reçoit sa valeur nominale par un tuyau 37 d'un détecteur de ohtiré,o 38, Mur lequel agit par l'intermédiaire d'uh régulateur PI 51# un 4t.ot.ur de prêtai on 39 u1 meeuro la pr..1on de la vapeur daziu le tuyau de vapeur vive 4* Leu déteoteuro débit 326,33 agissent par illuura sur des organe de multiplication 40,41 dont le ,1na de sortie 'ajoutent en un point d'addition 42.
La auoae deu signaux est ainui tran'.1 par l'intermé- diaire d,4r,une Q8 multiplication 43 ou% forme de valeur nominale à un rctt...-ul.tlJt1r 44 q,p4U' l'intermédiaire d'un dia- phrayue da mesure 45 et d'un ditectour de débit 46# réglo la quantité d'air arrivant dans les brûleurs 10 et 11 en &es- sant aux le moteur de commande 47 d'une soufflante 48 L'or.
gane de multiplication 43 reçoit un signal do correction d'un
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détecteur 49 de la teneur en oxygène par l'intermédiaire
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d'un régulateur 1 52# Le.détecteur de chzrgi* 38 transmet par
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un tuyau 50 un signal préalable au régulateur 44 qui, en cas de variation de la charge, agit sur le motets 47 soit propor-
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tionnellement oit, par exemple, proporUonn4tllement '11'16r.n- tiellemente L'installation du foyer se règle de la manière sui-
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vante Lorsque la pression (39) du tuyau de vapeur vive 4
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Q'6Qt. de sa valeur nominale, la ditectour de chur6g 38 se règle en transmettant au régulateur 35 une nouvelle valeur nominale et en faisant varier le signal préalable trarwzis au régulateur 44.
de façon à faire varier pratiquement en &81%18 temps le débit de la composante de combuutible 3 et la quan- tit d'air arrivant par Io tuyau JO. te 44bit de* deux compo- ijantea de combustible se détermine dans , 1.. organe. 26 et 33
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et le signal du détecteur 26 se corrige dans l'organe de mul-
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tiplicatîon 35 d'après le rapport entre leu pouvoirs calorifi- ques deu deux oomposantee de oombuati'blet de sorte que la
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doome des signaux qui se forme au point d'addition 34 est , toujours proportionnelle au pouvoir calorifique du mélange
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de gaz. Ce'aignal du pouvoir calorifique ne compare alors à sa valeur nominale, tandis que llipartjaprèm modification, 1, danz le tempM dans la régulateur PI 36) se transmet à la sous pape 31.
Lee uignaux de sortie de dateoteure de débit 26 et 33 ae multiplient ohucun dans les organes de multiplioation 40 et 41 par un factouy qui correspond à la quantité d'air ndoeauaire aux oompoaantau correspondantes La somme des si- gnaux formée au point d'addition 42 se transmet alors sous forme de valeur nominale de la quantité 4'air au régulateur 44 et cette valeur nominale peut être corrigée dans l'organe
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de multiplication 43 par le déteoteur d'oxygène 49 et le régulateur 52.
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Lorsque les propriétés phyaiquea des deux composant a de oombuutïble varient, les faoteurs transmis aux organes de multiplication 35, 40 et 41 par les conducteurs de signaux 53, 54 et 55, dont le premier (53) désigne le rapport entre les pouvoirs calorifiques des composantes de combustible, le se- oond et le troisième (54 et 55) désignent la quantité d'air nécessaire à l'une ou l'autre des composantes de combustible; varient également.
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Il est auaai pasui',, d la mîme manière qu'on ferme la valeur nominale du réglage de la quantité d'air, de dis- potier en outre entre le détecteur de débit 33 et le Point d'addition 34, un organe de multiplication qui devrait alors.'
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multiplier la signal de sortie du détecteur 33# de même que.'.
l'organe de multiplication 35 multiplie le olaun de sortie du détecteur 26# par Ion signaux qui correspondent aux pou- '-/ voire calorifiques respectifs des composantes de combustible On pourrait alors supprimer un des organes de multiplication', 40, 41 tandis que l'autre devrait se régler aux rapport,
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entre les quantité d'air n4scenuaires aux deux composantes de' combustible , v .
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La forme de réalisation de l'invention représentée
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sur la figure 2 est semblable L 08:.1$ de la figure Il sauf que la quantité d'air transmise aux brûleurs n'ont pas in- fluenoeo par les quantités de combustibles séparée malte est réglée d'avance par le détecteur de charge 38 et est corrigée par la détecteur de la teneur en oxygène 49. Cette forme de réalisation a l'avantage d'être particulièrement simple. Elle donne toute satisfaction pourvu que la quantité totale d'air
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néoeeuaire uoit à peu près proportionnelle à la quantité de chaleur à. âga;er.
La figure 3 représente en principe un dispositif da mélange des oombusti'blaa comportant un orene de rézl$8I . du débit analogue à celui des figures 1 et 2. Ze dispositif de mélange oonsi3te en un éjeotour 62, particulièrement avan- ta3ex à choisir lorsque le combustible principal arrive DOua une forte pression, par exemple, de 10 atmosphères absolus, Le oowouszïblo principal moue forte preasion arrive par un tuyau 60 dantl 14djectour 62 tandis que le combustible de complément, dont on peut faire varier le débit à volonté, arri- ve dans 1'électeur en sortant d'un réservoir 63 par un tuyau
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64- qui contient, outre la soupape régulatrice z, une aoupape de retenue 65.
La régla/se du débit de ce combustible de com- plément s'effectue à pou près de la m#mb manlbre que dans la dispositif des fibres 1 et 2, de aorte qu'il est Inutile de le décrire. Tous les éléments dont la fonction est la marne
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que ceux dru figuras 1 et 2 gant désignée par les mtmon rét4renj
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ces suivies du suffixe ja. La soupape 22, qui mort à aaintanlx1-- dans le tuyau 20 de la figure 1 la pression qu'on désire, est
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supprimée dans le dispositif de la f1t.rure 3, étant donné que 1 facteur 62 est conatrait août! tome %dglable .
La pression du coinbuutible principal se transmet par un tuyau 66 à un piston 68 monté bur un ressort dans un cylindre 67 et agiasant par l'intermédiaire d'un levier à deux bras 69 sur une ailette 70 réunie au tube de l'électeur, Le dispositif représenté par- '
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mst d'arriver au résultat voulu en oe qui concerne le -71-mbixe .
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tible de complément en ne lui faisant subir qu'une compression limitée. .
Bien entendu, on peut aussi au lieu,de la soupape 22 remplacer la soupape 31 (figure 1) par l'éjecteur réglable de la figure
La figure 4 représente un générateur de vapeur 80 duquel part un tuyau de vapeur vive 81 aboutissant à une turbine 82, Le tuyau d'échappement (le vapeur 83 se raccorde à un condenseur 84, Un compteur de tours 85 et conté* sur l'arbre de la turbine et agit sur une soupape 87 par l'inter- médiaire d'un régulateur PU) 86 (régulateur à action propor- tionnelle par intégration et par dérivation),
On n'a représenté de l'installation du foyer du géné- rateur de vapeur qu'un seul brûleur 88 puisqu'il ne s'agit que d'un croquis de principe qui ne doit servir qu'à faire comprendra le mode de fonctionnement du dispositif de l'inven- tion,
Le combustible principal A arrivé* par un tuyau 89 ' qui contient; une soupape de retenue 90 et le combustible de complément B par un tuyuu 91 qui contient une soupape 92 servant d'organe régulateur.
Le mélange de combustible arrive par un tuau 93 dans le brûleur 88, La pression dynamique ou la pression totale du mélange de combustibles se mesure dans' un manomètre 94 qui transmet à un régulateur 3? 95 une impul- sion sous forme de valeur effective.Le signal de sortie du' , régulateur 95 agit sur la soupape 92. La valeur nominale du régulateur 95 se forme dans un régulateur 96 qui reçoit son signal d'ocrée d'un manomètre 97, qui mesure la pression de la vapeur dans le tuyau 81.
La quantité d'air se règle en fonction de la quantité de vapeur du générateur de vapeur, L' air comprima arrive par un tuyau 98 dans le brûleur 88, Ce tuyau contient une soupape régulatrice 99 dont la position *et réglée par un régulateur PID 100.
La valeur nominale se forme dans ce régulateur en fonction d'un détecteur de débit 101 ,
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âioué danu le tuyau ào vapeur vive Blt tn411 que la valeur effective owt d4turmïn.u par un diaphragme de aeaure 102 did. pose dans le tuyuu d'arrivée /1' b1r et prr un détecteur de &é¯ bit 103 et eut transmise au r4culutour 100* Le fonctionnement du réglage de l'iaetal3ation du foyer eut le eu.ivt..nt 9 Par gxntiplut ai la charge de la turbine dimi- nue, le coapteur de tour, 85 et le régulateur 86 font varier la position Je la aoupape 87.
Il en résulte tiuj la proualon de la vapeur bueente dand la tuyau 81 et que le manomètre 97 fait varier en oonJ'quer.o8 la vulour nominale dan* le r'e'\\1a- teur de combu.,tible 96 qui, par l'intermédiaire au régulateur proportionnel 95# -fait varier la position do la soupape 52# o'.tàwd1re dJt?ru1no on oonéu8no. le d4bit du oombuutibe de compl.dzont qui arrivut Ce n** 4t qu'âpre)! un certain retard dana Io téujia quo li valeur nominale du régulateur de débit de l'air 100 aq rbl en con4dqutzge par 1'1t'iFúdta1r. du d6hQtoù..r Je dd11't 101.
En outra, le conducteur 1 d'impulsion entre la mro1omtr 94 et li rêeulatour 93 trajmaet au r6bula- te1.U' de débit de l'air 100 un .it;.ll Ü. d'eff Mènent par l'inter- midiaire d'un organe de différenciation 104, de sorte que la quantité d'air peut 4IAnter rapidement aux vuriation4 du$
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conditions*
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En codifiant d'une manière appropriée 1.u.toB de rJçûiijt1on repréeentie.8 k titre d'exemple.
l'invention peut é6ale=cnt s'appliquer aux o&a ou le Qcbu.t1ble principal est remplacé par plU41eW.,j autres ou lorsqu'il y a lieu igaletzent de eongommer pluâiearâ couhu.,tîblu4 de complément R B 3 U ? S iwmw mm mm w* w * #* # mm iw A - I>rooàd4 de commande d'une installation de foyer aliment*1 au moins p2r deux oombuatiblea fluides diffàrentâ et doutinêg en particulier 4 une centrale h vapeur ou une instal- lation de turbinea k 5az# dana laquelle le oombu,t1èlt prinoi- pal au moins doit être conaomoe au fur et k aeaure qu'il y
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