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n 'Pour tubulaire pour le ohauttage rlaa liQ"1de! et des gaz "
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La présente invention concerne les fours tubulaires âi; le chauffage des liquides et des gaz utilisés dans les installations des usines de l'industrie chimique et pétro-chimique.
On connaît des fours tubulaires pour le chauffage '1' 1" ùLiqUidÙ3 et des gaz comportant dans des écrans tubulaires . w, 4;.ra do flamme avec brûleurs à gaz' ut à liquide (voir a:9 canvention URSS N" 174307, classe 24c)l).
On appelle parois de flamine les parois couvertes par le jet de flamme du combustible brûlant.
L'inconvénient des constructions des fours tubulaires parois de flamme connus réside dans le fait que les tensions thermiques ne se repartissent pas régulièrement sur les écrans , tulairea dans le sens du baignage de la flamme à la suite de 11J différence de températures le long de l'axe de celle-ci.
Dans les fours en question, la réfection des éléments ;c:,3arvia de flamme ne nécessite pas le démontage complet de celles-ci. Les parois de flamme extérieures.doivent également présenter une épaisseur considérable afin de réduire les.pertes orif iqiies.
L'objet de la présente invention consiste à remédier eix inconvénients cités ci-dessus.
Dans la présente invention, l'on se propose de mettre au point un four tubulaire pour le chauffage des liquides et gaz permettant d'assurer la répartition régulière des tensions thermiques sur les écrans tubulaires dans le sens du baignage de ' a: flàRj,1, de jarantir la réfection d'une partie des parois de {uho extérieur es
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Suivant l'invention, cet objectif est atteint en exécutant les parois,de flamme du four tubulaire sous forme d'un caisson métallique divisé en chambres, et de panneaux de céra- mique à orifices débouchants par lesquels est débite l'air diffé- rentié des chambres destiné à la formation de zones de combustion réglables dans le jet de flamme.
Pour élargir la plage de réglage de la transmission de la chaleur aux écrans tubulaires lorsque brûle le combustible gazeux, les chambres du caisson métalliques sont dotées do dif- fuseurs pour le débit de l'air mélangé au gaz par les orifices débouchants des panneaux de céramique, 'Pour différentier le dé- bit du combustible, il est préférable dans les fours tubulaires de disposer consécutivement les parois de flamme et les brûleurs à gaz et à liquide qui leur correspondent dans le sens du jet de gaz en combustion.
Dans l'exposé qui suit l'invention est décrite par des exemples de réalisation en se référant aux dessina annexés dar.s lesquels: la fig. 1 illustre 'un four tubulaire avec parois de flamme internes pour le chauffage de liquides et de gaz,
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suivant t t ..,;"-'lt 1l')n en coupe longitudinale.; la fig. 2 représente le même four, vu suivant la flèche 2 de la fig. l, avec coupe partielle suivant A-A; la fig. 3 représente le même four tubulaire, en coupe transversale; les fig. 4,5 et 6 illustrent des variantes d'avance- ment des parois de flamme, ainsi que des ensembles de distri- bution et de débit de l'air par ces parois; les fig. 7 et 8- les variantes d'orifices débouchants ,dans les panneaux de céramique des parois de flamme;
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la fig. 9 illustre un four tubulaire avec parois de flamme pour l'échauffement des liquides et des gaz avec combustion du gaz de chauffage dans la paroi de flamme et brûleurs de liquide dans la sole du four, suivant l'invention, en coupe transversale; la fig. 10 représente la même four tubulaire sans brûleurs de liquide, en coupe transversale; la fig. Il illustre un four tubulaire pour le chauf- fage des liquides et des gaz dans lequel les parois couvertes par la flamme et les brûleus à gaz et liquides qui leur corres- pondent sont consécutivement disposés suivant le sens dans lequel se déplacent les gaz de combustion, en coupe longitudinale trans- versale ; la fig, 12 illustre le même four tubulaire avec parois de flamme extérieures, en coupe transversale.
Le four tubulaire est 'constitue, par le revêtement ré- fractaire 1 (fig. 1), les faisceaux tubulaires du réchauffeur d'air 2 ou, éventuellement, une chaudière utilisatrice ; les serpentins de fluide à convection 3 et à rayonnement 4; les brûleurs à flamme plate 5 pour le gaz et le liquide; les parois couvertes par la flamme 6, réalisées sous forme de caissons métalliques 7 divisés en chambres 8 par les cloisons 9 et de panneaux de cé- ramique 10 avec orifices débouchants 11; les volets de réglage 12 (fig. 2); les .embrasures 13 (fig. 1); les brûleurs à flamme plate 5; les conduits à air 14 pour l'amenée de l'air aux brûleurs;
les collecteurs de distribution 15 amenant l'air aux deux faces du four, Ure autre variante de réalisation de four tubulaire pour ' le chauffage des liquides et des gaz est représentée sur la fig.
3. Dans ce four, . les parois de flamme 6' sont à l'extérieur, tandis que les collecteurs de distribution 15 sont symétriquement
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disposes suivant les parois frontales du four.
Les parois de flamme du four tubulaire peuvont être réalisées en plusieurs versions,
Une de ces variantes de parois de flamme est représentée sur la fig. 4.
La paroi de flamme extérieure 6' est réalisme sous forme d'un caisson métallique 7 divisé en chambres 8, et de panneaux en céramique 10 comportant des orifices débouchants 11. Les cloi- sons 9 divisent le caisson 7 en chambres 8. Les fentes 16 de ces parois sont prévues pour le passage de l'air dont le débit à la chambre 8 est réglé par les papillons 12.
Le sens du flux d'air est désigné sur la figure par des flèches. La direction de la flamme baignant les parois est indiquée par la flèche B.
Une autre variante de paroi de flamme extérieure est représentée sur la fig. 5.
Pour réduire les tensions thermiques lors de la dilata- tion des panneaux de céramique 10' et pour faciliter le montage en rendant plus simple la réparation dos parois de flamme 6', ces dernières sont réalisées sous forme do caisson métallique 7' divisé par les cloisons 9' en chambres 8', et de panneaux en céramique séparés lots Les panneaux en céramique 10' sont montés sur les tubes 17 fixés à la paroi perforée 18, par exemple, par soudage, par dudgeonnage ou par filetage. Dans chaque chambre 8', il ont prévu un orifice 19 sur la face (ou sur le côté) pour l'introduction de l'air.
Entre les panneaux en céramique 10' et la paroi perforée 18 se trouve une couche de'matière calori-
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fuge 20, Uno autre for-me r-la1Lnasion dii'i'crente i*t, r<j>r,;- Une autre forme de réalisation différente cnt rupr<l- o(:ntc sur la fit 6. Afin de remplacer une partie ïi3 Ici l'(<l't))" (je .'..'1.'idfi 6', 'le '1:U:j;:;on Métallique 7' !,::,t, 'ijta7.,i..t> iÇ pur :tke;i.l,.iif:' d,' :hb"#'s et ',;.::'' i::'GC': éE't?r t.s:,.z de c4''que ':Et'rwSd par deux cloisons
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différontes 9'.
Une partie du caisson 7' (de la cambre et)
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peut alors, être extraite de 1. paroi avec les ard.::u:4 en aéra-" mique 10'.
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Les orifices d6bouchants 1l" ot bzz' d, ,.' mu de flamme, prévus pour réduire ou ;,nxg.â.w'wa:: J,,1a.:-.-:t.:,or de la flamme couvrante, peuvent'avoir une incinaison différente dans le sens du jet de la flamme couvrante, ce qui est montra sur les fige 7 et 8.
Pour étendre la plage de réglage de le @@ansmission de chaleur aux écrans tubulaires pendant la cembustion des gaz de chauffage, le four tubulaire représenté sur la fig. 9 est réalise à l'aide d'éléments identiques à ceux du four tubulaire de la fige 3 . La différence réside .dans le montage des dif- fuseurs 21 par lesquels les parois de flamme reçoivent le mélange air-gaz brûlant dans les orifices débouchants 11 des panneaux en céramique 10 (fig. 3),
Lorsqu'on n'utilise que du combustible gazeux, un four tubulaire identique à celui de la fige 9 est réalisé sans brûleurs à flamme plate 5, ce qui cet montré dans la fige 10.
Pour le débit différencié du combustible, un four tu- bulaire analogue à celui de la fige 1 est réalisé suivant la fige 11 avec disposition consécutive des parois de flambe 6 et des brûleurs de gaz et-de liquide 5 qui leur correspondent suivant la direction du mouvement des gaz de combustion.
Les brûleurs 5 sont alors répartis sur les parois extérieures du four et sont inclinés par rapport au plan de la paroi de flamme 6 ; le combustible se consume en une flambe couchante volumétrique,
Egalement dans le but de différencier le débit du com-
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bustible, un four tubula1:-'e analozuc 4 celui do la fig. 3 ùs% réalisé nuisant la fie. 12 avec disposition consécutive ;lcs pf.rcs de fl.'-tne 6" eu àex brûleurs 5 qui :our r. 9a "1 1 dGM je
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sens du mouvement des gaz de combustion.
Les brûlous à gaz et à liquide 5 sont disposés sur les parois extérieures du tour.
Les parois extérieures du four sont constituées par quelques rangées de parois de flamme inclinées 6", reliées entre elles par des barrettes'inclinées 22 sur lesquelles sont montés les brûleurs 5.
Les fours tubulaires représentés sur les fig. 1 et 3 fonctionnent de la façon suivante:
Le fluide à chauffer débouche dans le serpentin de convection 3 (fig. 1,3) et passe consécutivement par ce serpentin puis par le serpentin à rayonnement 4 pour ressortir du four.
Les torches des brûleurs 5, qui peuvent aussi bien fonctionner au gaz qu'au liquide combustible, baignent, les parois à flamme 6. L'air chauffé est canalisé parles collecteurs de distri" bution 15à la chambre 8 du boîtier métallique 7, puis est en- suite débité comme secondaire par les orifices débouchants 11 à la partie baignante du jet de flamme.
L'air primaire est amené par les embrasures 13 à la source de.; torches dos brûleurs 5. Le flux d'ari est désigné sur le: , @ @ 3 par des flèches. Par régiage du rappert entre les quantit@e d'air primaire et d'air socondaire, ainsi qu'on différentiant le débit do l'air secondaire suivant la longueur de la portée couvrante de le flamme,
il aéra possible d'obtenir des zones réglables de combustion dans le jet de flamme. Cela permettra de modifier les caractéristiques de température et d'émission de la portée couvrante du jet de flamme conformément au caractère des variations des tensions thermiques admissibles de la surface radiante de chauffage.
En/outre. la débit bilatéral de l'air à la portée couvrante du jet de flamme permet d'intensifier l'amenée do l'air ainsi
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que son mélangeet de réduire, au besoin, la longueur totale et l'épaisseur de la torche. L'agitation de la couche adhérant à la paroi permet de prévenir la formation de charbons sur la paroi de flamme 6.
On doit également noter que le débit de l'air par les parois de flamme permet de réduire l'épaisseur de celles-ci, donc de rendre les fours moins coûteux.
Pour agiter de façon supplémentaire la portée cauvrante du jet de flamme, surtout en utilisant les combustibles lourds, l'air secondaire peut être débité sous un certain angle par rapport à l'axe du jet de flamme baignant(Fig. 7 et 8).
Afin de différentier le débit du combustible aux fours tubulaires, les parois de flamme 6 et 6" et des brûleus 5 qui leur correspondent sont montées consécutivement, en plusieurs rangées suivant le mouvement des gaz de combustion (Fig. Il et 12).
L'air est amené aux brûleurs de la même façon que pour les fours tabulaires des Fig. 1 et 3.
Conjointement au débit de l'air secondaire, suivant la longueur couvrante de chaque jet de flamme, il s'opère une dis- tribution prédéterminée de la quantité de combustible brûlé suivant les rangées de brûleurs, conformément aux capacités calorifiques do certains secteurs des écrans tubulaires et avec la participation dos calories transmises par confection. L'amenée différentiée.de la chaleur suivant la hauteur du serpentin à rayonnement permet d'augmenter les tensions thermiques moyennes do la surface de chauffage.
Dans les fours tubulairos représentés sur les Figé 9 et 10, le mélange air-gaz est amené aux chambres 8 par l'intermédiaire des diffuseurs 21. La quantité de mélange, débité est réglée par
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des dispositifs de fermeture qui ne sont, pas représentés dans les dessins.
La combustion du mélange gaz-air dans les orifices débouchants 11 (Fig. 1, 3)permet d'étendre la plage do réglage de la transmission de chaleur aux écrans tubulaires pendant la combustion des gaz de chauffage grâce au débit indépendant du gaz réglable à chaque chambre 8.
Il va de soi que, dans les fours représentés sur les Fig.
1,3, 9, 10, 11, 12, le mouvement des produits de combustion dans la chambre de convection peut se faire de haut en bas; les cham- bres de convection seront alors logées dans un puits forme par les parois de guidage (pour les fours à parois do flamme exté- rieures) ou par les parois de flamme (pour les fours à parois de flamme intérieures),