Procédé pour la vaporisation instantanée d'eau au moyen d'un combustible solide, et appareil pour la mise en #uvre de ce procédé. Dans les chaudières à vaporisation ins tantanée d'eau actuellement connues, on règle, selon la demande en vapeur, les quantités d'eau et de combustible fournies à la chau dière. Ce réglage du combustible postule que ce dernier soit fluide et exclut l'emploi d'un combustible solide.
La présente invention permet cet emploi; elle comprend un procédé de vaporisation instantanée d'eau, au moyen d'un combustible solide, et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. Ce procédé est caractérisé en ce que, dans un foyer, on présente le com bustible sous la forme d'au moins un talus d'éboulement, en ce qu'on fait brûler ce com bustible, au moins en majeure partie, en ba layant la surface dudit talus par de l'air,
en ce qu'on fait passer les gaz de combustion d'abord dans une chambre de combustion calo rifugée et d'un volume suffisant pour donner à ces gaz le temps d'y parachever leurs ré actions de combustion, puis ensuite nu contact d'un réseau de tubes alimenté en eau à vapo- riser. et en ce qu'on règle simultanément le débit de cette eau et le débit de l'air de com bustion, selon le débit de vapeur désiré.
L'expérience montre que, dans ces condi tions, l'intensité de .la combustion suit d'une manière fidèle et immédiate les variations du débit de l'air de combustion, et ceci avec un rapport de carburation peu variable; en con séquence, le réglage de l'air seul produit un réglage à obéissance immédiate du débit de la chaleur produite et, corrélativement, de celui de la vapeur.
Pour obtenir à chaque instant le débit de vapeur désiré, il suffit dès lors d'assurer aux débits de l'air de combustion et de l'eau un certain rapport pratiquement constant, et de régler ces débits liés de l'air de combustion et de l'eau en les faisant varier pratiquement proportionnellement à chaque instant selon la demande en vapeur. Le débit d'eau peut être réglé d'après celui de l'air ou inversement celui de l'air d'après celui de l'eau.
Les deux fluides air et eau peuvent avan tageusement effectuer tout ou partie de leurs trajets. sous forme de nappes disposées en travers des régions où la chaleur tend à s'échapper de l'appareil vers l'extérieur, de manière à la capter et à la réintégrer dans l'appareil. Ces trajets doivent alors être réalisés de manière à ce que lesdits fluides accèdent à des régions de perte de plus en plus chaudes au fur et à mesure que leur propre température augmente par cette récu pération.
Le combustible peut avantageusement être amené au foyer par gravité et réchauffé, donc séché et même plus ou moins prédistillé, avant d'atteindre la zone de feu.
L'appareil pour la mise en oeuvre du pro cédé selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte un foyer, des moyens pour obliger du combustible solide à s'ébouler, dans ce foyer, sous la forme d'au moins un talus d'éboulement, un dispositif d'amenée d'air obligeant ce dernier à balayer la sur face dudit talus, un réseau de tubes alimenté en eau et disposé sur une partie du parcours des gaz de la combustion, une chambre de combustion calorifugée,
disposée entre le talus d'éboulement et le réseau de tubes et d'un volume suffisant pour donner aux gaz venant du talus le temps de parachever leurs réactions de combustion avant qu'ils attei gnent le réseau de tubes, et des moyens pour régler simultanément le débit de l'eau four nie audit réseau et le débit de l'air de com bustion, selon le débit de vapeur désiré.
Les moyens pour régler simultanément le débit de l'eau et le débit de l'air de com bustion peuvent être, par exemple, une pompe à engrenage pour l'eau et un ventilateur de Root pour l'air, .ou une pompe à pistons pour l'eau et un ventilateur de Root pour l'air, ou encore une pompe centrifuge pour l'eau et également une pompe centrifuge pour l'air;
les .débits de ces pompes ou ventilateurs étant déterminés respectivement par les résistances de passage de l'eau dans le réseau de tubes et des gaz dans les conduits qu'ils traversent, en fonction de la vitesse à laquelle on fait tourner ces pompes ou ventilateurs.
La figure unique du dessin annexé repré sente, en coupe verticale, à titre d'exemple et schématiquement, une forme d'exécution de l'appareil que comprend l'invention.
Cet appareil comporte un récipient 1, de forme générale cylindrique, dont l'axe est vertical. Ce récipient peut être garni de cont- bustible en morceaux 2 (bois, coke, houille, tourbe, lignite, etc.) et constitue ainsi un ma gasin à combustible. Il présente à sa partie inférieure une sole 3 de forme tronconique, constituée par un tube enroulé en spirale, à spires jointives, constituant dans son en semble l'une des nappes récupératrices men tionnées ci-dessus. Un passage 4 est laissé libre au centre de cette spirale pour le pas sage du combustible et des cendres. Une chaîne évacuatrice 5 est supportée par un plateau 6 disposé au-dessous du passage 4 et porté par un pilier 7.
La distance entre le plateau 6 (et, par conséquent, le brin supi#- rieur de la chaîne 5) et le passage 4 est ré glable. La chaîne est actionnée par un dis positif non représenté. Grâce au mouvement de la chaîne 5, les cendres formées en regard du passage 4 peuvent descendre au bas dit récipient 1. afin d'être évacuées par l'ouver ture 8.
Dans la région médiane du récipient 1 est disposé un corps de forme générale cylin drique, dont la partie inférieure constitue une chambre de combustion 9, au-dessous de la quelle le combustible forme un talus d'ébou lement 10. Le corps cylindrique est constitué dans sa majeure partie supérieure par deux enveloppes concentriques 11 et 12 en tôle, et dans sa partie inférieure par une garniture 1.3, en matière réfractaire, formant la paroi de la chambre de combustion 9.
Cette garniture 13 présente, dans son épaisseur, des conduits 14, et les matières dont. elle est constituée sont choisies de ma nière à ce que sa moitié cylindrique interne soit plus conductrice de la chaleur que sa moitié cylindrique externe. L'air destiné au balayage du talus d'éboulement 10 est ad- mis au haut du corps cylindrique 11-12 et passe dans l'espace 15 entre les deux enve loppes 11 et 12 pour s'écouler ensuite par les conduits 14; dans cet espace 15, l'air forme une autre des nappes récupératrices précitées.
Les extrémités inférieures des conduits 14 sont dirigées vers le bas et inclinées latérale ment de telle manière que l'air qui en sort balaye le talus d'éboulement 10 dans un mouvement général giratoire. Les gaz de la combustion remontent ensuite à travers la cavité générale que forme le corps cylindri que 12.
D'ans cette cavité générale, et au voisinage de la face interne de l'enveloppe 12, se trouve un tube hélicoïdal 16 constituant une troi sièmedes nappes récupératrices, celle-ci étant discontinue du fait que le pas de ses spires va en augmentant de haut en bas. L'extré mité inférieure du tube 16 communique en 17 avec un réseau de tubes.
Ce réseau est divisé en trois régions re liées en séries; celle inférieure 18, dite de début de vaporisation, reçoit l'eau venant du tube 16; celle supérieure 19, dite de vapori sation, reçoit par un tube 20 l'eau et/ou la vapeur montant de la région 18, et celle intermédiaire 21, dite de surchauffe, reçoit par un tube 22 la vapeur sortant de la région 19. Les tubes de ce réseau sont divisés par dichotomies successives: 2, 4, 8, 16..., offrant ainsi une section de passage croissante au fur et à mesure que l'eau se vaporise, et que la. vapeur se dilate.
(Ces dichotomies n'ont pas été représentées au dessin pour le clari fier.) Les,<B>Y</B> de chaque dichotomie sont très allongés de manière à dévier le moins pos sible le fluide en circulation, en vue de ré duire les pertes de charge. Si nécessaire, le diamètre des tubes peut aller en augmentant entre chaque étage de dichotomies.
La région de surchauffe 21 aboutit à un collecteur de vapeur 23, dont la section est en réalité plus grande que représenté.
Un tube 24, disposé au haut du récipient 1, alimente l'appareil en eau par l'un des moyens indiqués ci-dessus. Ce tube forme un serpentin 25 constituant, lui aussi, une nappe de récupération dans la partie du corps cylindrique qui surmonte le réseau de tubes. Ce serpentin 25 est relié, par un tube 26, à la sole 3, laquelle est reliée, par un tube 27 calorifugé, à une circulation .d'eau 28 prévue à la base de l'enveloppe 11. L'eau ayant fait le tour de cette base est expédiée par un tube <B>9,</B> également calorifugé, au sommet du tube 22 hélicoïdal 16. Les tubes 27 et 29 traversent le magasin à combustible, dans une gaine 30 profilée en hauteur de manière à ne pas entraver la descente du combustible.
Deux autres gaines 31 semblables ,sont placées à 120 autour du corps cylindrique, pour main tenir celui-ci, vers sa partie inférieure, en place dans le récipient 1. Entre le tuyau .24 d'amenée d'eau et le collecteur de vapeur 23, l'eau et/ou la vapeur traversent les diffé rentes parties de l'appareil dans l'ordre sui vant: Le serpentin 25, le tube 26, la sole 3, le tube 27, l'anneau 28, le tube 29, le tube hélicoïdal 16, .la région 18, le tube 20, la région 19, le tube 22, la région 21, pour arri ver au collecteur de vapeur 23.
Le fonctionnement de l'appareil qui vient d'être décrit et qui permet la réalisation du procédé selon l'invention est le suivant: Le combustible 2 en morceaux se trouvant dans le récipient 1 descend par gravité, au fur et à mesure qu'il se consume, dans le foyer 32 et forme le talus d'éboulement l'0. Les cendres passent par le passage 4 sous l'effet des mouvements de la chaine 5 et peu vent être évacuées par l'ouverture 8.
L'air de balayage du talus d'éboulement 10 est insufflé, par le haut de l'appareil, dans l'espace 15 qu'il parcourt en descendant. Cet air pénètre ensuite dans les conduits 14 de la garniture réfractaire 13 suivant les flèches. 33, pour en sortir dans le foyer 32 où il balaye en tourbillonnant la surface du talus 10.
Cet air de balayage, progressivement ré chauffé en traversant l'espace 15, prend, dans :es conduits 14, une température élevée grâce à la chaleur abandonnée par les gaz de com bustion qui remontent à contre-courant, à l'intérieur de la chambre de combustion 9: la chaleur ainsi prélevée est ramenée dans le foyer 32 où elle élève la température de com bustion au bénéfice de la perfection de celle-ci.
L'expérience montre que, dans ces condi- tions, le combustible brûle entièrement en C0, et HO, de sorte que la chaleur dégagée est pratiquement proportionnée à la quantité d'air fournie.
Les gaz de la combustion quittant le foyer 32 remontent à travers la chambre de combustion 9, dont le volume est suffisant pour qu'ils aient le temps d'y parachever leurs réactions de combustion; continuant leur chemin dans le corps cylindrique 12, ils traversent ensuite, et dans l'ordre, la région 18 de début de vaporisation, la région de surchauffe 21, la région de vaporisation 19 et, - enfin, le serpentin 25 de réchauffage d'eau qui achève d'épuiser leur chaleur rési duelle.
L'eau d'alimentation de l'appareil arrive par le tube 24 sous un débit réglé. Elle passe en descendant dans le serpentin 25, puis dans la sole 3, gagne ensuite, par le tube 27, la circulation 28 où elle s'échauffe encore tout en refroidissant la partie de l'enveloppe 11 voisine du talus 10. Ayant remonté par le tube 29, elle passe ensuite en descendant dans le tube hélicoïdal 16 où elle parachève son réchauffage tout en protégeant l'enve loppe 12 contre une surchauffe par les gaz de la combustion.
Le pas -des spires de ce tube va en augmentant de haut en bas; la valeur de cette augmentation est déterminée selon le genre de combustible brûlé dans l'ap. pareil; elle sera d'autant moindre que le pou voir calorifique du combustible sera plus élevé, afin que l'air circulant dans l'espace 15 n'atteigne pas une température excessive.
La longueur du tube 16 est déterminée de manière que l'eau qui le parcourt reste à peu près complètement à l'état d'eau. Cette eau ainsi réchauffée passe en 17 dans le bas du réseau de tubes et monte à travers la région 18 où elle commence à se vaporiser; elle passe ensuite, par le tube 20, au bas de la région 19 qu'elle parcourt en montant, et en se vapo risant en majeure partie. La vapeur humide ainsi produite est, ramenée par le tube 22 au haut de la région 21, qu'elle parcourt en descendant en se séchant, puis en se surchauf fant.
Le fluide parcourant le réseau de tubes augmentant de volume au fur et à mesure qu'il se vaporise, il est nécessaire que le pas sage qui lui est offert aille en augmentant de section. C'est pourquoi il a été précédem ment indiqué que le tube originel au bas de la région 18 se divise ensuite par dichotomies successives. La, vapeur formée arrive finale ment au collecteur 23, schématiquement re présenté avec une section plus faible qu'en réalité.
La vitesse du fluide parcourant le réseau de tubes est partout prévue assez grande pour que l'eau et la vapeur demeu rent mélangées; toutefois, on voit que, dans le trajet suivi par l'eau et par la vapeur, la précaution a été prise que les parties parcou rues en descendant, à savoir<B>le</B> serpentin 25, le tube 26, la. partie descendante du tube 27., le tube hélicoïdal 16, ne soient parcourus que par de l'eau non encore vaporisée ou ne con tenant, vers le bas du tube 16, qu'une très faible portion de vapeur, la vitesse du cou rant suffisant à entraîner cette faible portion avec l'eau.
Les régions 18 et 19, où a proprement lieu la vaporisation, ainsi que le tube 20 qui les relie, sont au contraire parcourus en montant, afin qu'il ne puisse pas s'y former de poches de vapeur provocatrices de coups de feu.
La vaporisation étant pratiquement com plète au sommet de la région 19, il descend dans le tube 22 de la vapeur ne contenant qu'une suspension de gouttelettes d'eau; cette vapeur achève de se sécher et se surchauffe dans la région 21, également parcourue en descendant. Dans le collecteur 23, la vapeur est, non seulement sèche, mais surchauffée.
L'allumage et le réallumage de l'appareil peuvent être avantageusement réalisés au moyen d'une boîte 35 munie d'une grille 36 sur laquelle on a placé du bois 37 plus ou moins menu. Cette boîte étant introduite dans l'ouverture 8, on met la circulation gazeuse de l'appareil sous dépression et l'on ferme l'arrivée d'air à l'espace 15 afin d'obliger l'air comburant à entrer par un orifice 39 de la boîte 35; on allume le bois 37. Le feu se communique par un prolongement au com bustible reposant sur la sole 3; on peut alors retirer la boîte 35, fermer l'ouverture 8 et rétablir l'arrivée d'air normale, par l'espace 15. Simultanément à ces opérations, on met en marche la circulation de l'eau.
Lorsque le feu a pris son régime, la pression monte dans le réseau de tubes. Comme, au début de l'opé ration, de l'eau et non de la vapeur sera éva cuée par le collecteur 23, on dirigera cette eau non pas sur un appareil d'utilisation de vapeur (machine à piston, turbine, ete.), mais on la laissera s'échapper ou on la ramè nera à la pompe d'alimentation à travers un condenseur. On pourra, par exemple, à cet effet, disposer une ou plusieurs soupapes de sûreté (non représentées)
en court-circuit- entre la sortie de vapeur 23 et le condenseur. L'appareil d'utilisation étant mis hors cir cuit, l'eau et la vapeur parcourront un cycle fermé: appareil selon l'invention, soupapes de sûreté, condenseur, pompe d'alimentation et dit appareil. Une fois que ce dernier aura pris son régime de température, on mettra en circuit l'appareil d'utilisation.
La ou les soupapes de sûreté se fermeront automatique ment et ne fonctionneront plus qu7occasion- nellement pour court-circuiter le cycle de va peur au cas où la pression dépasserait la va leur normale de marche. Si l'appareil d'utili sation est à échappement libre, la ou les sou papes de sûreté déboucheront directement à l'air libre.
Le réglage des débits d'eau et d'air de combustion est tel qu'il doit àssurer d'abord un rapport pratiquement constant entre le débit d'eau et le débit d'air, rapport déter miné par les caractéristiques mêmes de chaque appareil considéré, et ensuite une quantité d'eau et d'air correspondant à la demande instantanée en vapeur.
En d'autres termes, les débits d'eau et d'air étant réglés l'un par rapport à l'autre, ces deux débits liés sont, à chaque instant, réglés en fonction de la puissance demandée, c'est-à-dire de là quantité de vapeur prélevée. Dans ce but, on peut utiliser une mem brane manométrique ou un tube métallique en accordéon qui recevra sur une de ses faces la pression prise au voisinage du collec teur 23.
Cette membrane ou ce tube agira sur une commande, par exemple un rhéostat électri que, qui agira à son tour sur la commande d'une transmission à variation progressive de vitesse entraînant simultanément la pompe à air et la pompe à eau, de manière à agir sur leurs débits, sans en changer, pratiquement. le rapport. L'action de cet ensemble de com mandes sera de diminuer les débits dans le cas d'une montée de la pression en 23 et de les augmenter dans le cas d'une baisse de pression. Toutes ces commandes peuvent être d'un type courant quelconque; elles seront agencées de telle manière que leur action s'ar rête dès que la pression au collecteur 23 re prend sa valeur normale, soit en remontant, soit en redescendant.
Comme on le comprend, l'appareil repré senté et décrit est d'un fonctionnement très souple, en ce sens qu'il peut fournir par unité de temps des quantités de vapeur variant dans de grandes limites. Il suffit de comman der le débit de l'air de combustion et le débit de l'eau pour obtenir le débit de vapeur dé siré à la température désirée et sous la pres sion désirée; cette commande peut avanta geusement être automatique.
En raison de sa construction entièrement tubulaire, cet appa reil pourra fournir de la vapeur à très haute pression (par exemple<B>100</B> kg/cm2) et fonc tionner avec une température d'ébullition très élevée (par exemple de l'ordre de .300 C), sans préjudice de la surchauffe de cette va peur, Diverses modifications peuvent être ap portées à l'appareil décrit, notamment en ce qui concerne la forme et la disposition du réseau de tubes, le nombre,
la longueur et la section de ceux-ci, etc. La forme d'exéqu- tion qui a été décrite se rapporte aux appli- cations où l'on dispose d'un grand espace en hauteur, comme c'est le cas dans les centrales thermiques, électriques et autres ou dans les grands navires.
En variante, on pourra prévoir un appa reil comprenant, d'une part, un ventilateur refoulant placé en amont du foyer et alimen tant le dispositif d'amenée d'air et, d'autre part, un ventilateur aspirant placé en aval du foyer, par exemple près de la sortie des gaz de combustion de l'appareil, de manière à aspirer les gaz. Cette disposition a l'avan tage de ne créer ni surpression ni dépression dans le foyer, mais d'y maintenir, au con traire, une pression très voisine de la pres sion ambiante.
Process for the instantaneous vaporization of water by means of a solid fuel, and apparatus for carrying out this process. In currently known instantaneous water vaporization boilers, the quantities of water and fuel supplied to the boiler are regulated according to the steam demand. This fuel adjustment assumes that the latter is fluid and excludes the use of a solid fuel.
The present invention allows this use; it comprises a process for the instantaneous vaporization of water, by means of a solid fuel, and an apparatus for implementing this process. This process is characterized in that, in a hearth, the fuel is presented in the form of at least one landslide slope, in that this fuel is burnt, at least for the most part, by bathing. the surface of said slope by air,
in that the combustion gases are first passed through a heat-insulated combustion chamber of sufficient volume to give these gases time to complete their combustion reactions therein, then after contact with a network of tubes supplied with water to be vaporized. and in that the flow rate of this water and the flow rate of the combustion air are simultaneously adjusted, according to the desired steam flow rate.
Experience shows that, under these conditions, the intensity of the combustion follows in a faithful and immediate manner the variations in the flow rate of the combustion air, and this with a little variable carburation ratio; in consequence, the adjustment of the air alone produces an immediate obedience adjustment of the flow rate of the heat produced and, correlatively, of that of the steam.
To obtain the desired steam flow rate at any time, it is therefore sufficient to ensure that the flow rates of the combustion air and the water have a certain practically constant ratio, and to adjust these related flow rates of the combustion air and of water by varying them practically proportionally at every moment according to the steam demand. The water flow can be adjusted according to that of the air or vice versa that of the air according to that of the water.
The two fluids air and water can advantageously perform all or part of their journeys. in the form of sheets arranged across regions where the heat tends to escape from the device to the outside, so as to capture it and reintegrate it into the device. These paths must then be made in such a way that said fluids access increasingly hot loss regions as their own temperature increases by this recovery.
The fuel can advantageously be brought to the hearth by gravity and reheated, therefore dried and even more or less pre-distilled, before reaching the fire zone.
The apparatus for implementing the process according to the invention is characterized in that it comprises a hearth, means for forcing solid fuel to flow out, in this hearth, in the form of at least one landslide bank, an air supply device forcing the latter to sweep the surface of said bank, a network of tubes supplied with water and arranged over part of the path of the combustion gases, a heat-insulated combustion chamber,
arranged between the landslide slope and the network of tubes and of sufficient volume to give the gases coming from the slope time to complete their combustion reactions before they reach the network of tubes, and means for simultaneously controlling the flow rate of the water supplied to said network and the flow rate of the combustion air, depending on the desired steam flow rate.
The means for simultaneously controlling the water flow rate and the combustion air flow rate may be, for example, a gear pump for water and a Root blower for air, or a water pump. pistons for water and a Root fan for air, or a centrifugal pump for water and also a centrifugal pump for air;
the flow rates of these pumps or fans being determined respectively by the resistance to the passage of water in the network of tubes and of gases in the ducts which they pass, depending on the speed at which these pumps or fans are made to run .
The single figure of the appended drawing represents, in vertical section, by way of example and diagrammatically, an embodiment of the apparatus which the invention comprises.
This device comprises a container 1, of generally cylindrical shape, the axis of which is vertical. This receptacle can be filled with fuel in pieces 2 (wood, coke, coal, peat, lignite, etc.) and thus constitutes a fuel store. It has at its lower part a sole 3 of frustoconical shape, constituted by a tube wound in a spiral, with contiguous turns, constituting in its appearance one of the recovery plies mentioned above. A passage 4 is left free in the center of this spiral for the wise passage of fuel and ash. An evacuating chain 5 is supported by a plate 6 arranged below the passage 4 and carried by a pillar 7.
The distance between the plate 6 (and, therefore, the upper end of the chain 5) and the passage 4 is adjustable. The chain is actuated by a positive device, not shown. Thanks to the movement of the chain 5, the ash formed opposite the passage 4 can descend to the bottom of said container 1. in order to be evacuated through the opening 8.
In the middle region of the receptacle 1 is disposed a body of generally cylindrical shape, the lower part of which constitutes a combustion chamber 9, below which the fuel forms a collapsing slope 10. The cylindrical body is formed. in its major upper part by two concentric envelopes 11 and 12 made of sheet metal, and in its lower part by a lining 1.3, of refractory material, forming the wall of the combustion chamber 9.
This lining 13 has, in its thickness, ducts 14, and the materials including. it is formed are chosen so that its internal cylindrical half is more heat conductive than its external cylindrical half. The air intended for the sweeping of the landslide slope 10 is admitted to the top of the cylindrical body 11-12 and passes into the space 15 between the two envelopes 11 and 12 to then flow through the conduits 14; in this space 15, the air forms another of the aforementioned recovery layers.
The lower ends of the conduits 14 are directed downwards and inclined laterally in such a way that the air which leaves therefrom sweeps the landslide slope 10 in a general gyratory motion. The combustion gases then rise through the general cavity formed by the cylindrical body 12.
In this general cavity, and in the vicinity of the internal face of the casing 12, there is a helical tube 16 constituting a three century of recovery plies, the latter being discontinuous due to the fact that the pitch of its turns increases by top to bottom. The lower end of tube 16 communicates at 17 with a network of tubes.
This network is divided into three regions linked in series; the lower one 18, called the start of vaporization, receives the water coming from the tube 16; the upper one 19, called the vaporization one, receives the water and / or the steam rising from the region 18 through a tube 20, and the intermediate one 21, called the superheating one, receives the steam exiting the region 19 through a tube 22. The tubes of this network are divided by successive dichotomies: 2, 4, 8, 16 ..., thus offering an increasing section of passage as the water vaporizes, and the. vapor expands.
(These dichotomies have not been represented in the drawing for clarity.) The, <B> Y </B> of each dichotomy are very elongated so as to deflect the circulating fluid as little as possible, with a view to re reduce pressure losses. If necessary, the diameter of the tubes can increase between each stage of dichotomies.
The superheating region 21 results in a vapor manifold 23, the cross section of which is actually larger than shown.
A tube 24, arranged at the top of the container 1, supplies the device with water by one of the means indicated above. This tube forms a coil 25 which also constitutes a recovery sheet in the part of the cylindrical body which surmounts the network of tubes. This coil 25 is connected, by a tube 26, to the sole 3, which is connected, by a heat-insulated tube 27, to a circulation .d'eau 28 provided at the base of the casing 11. The water having made the turn of this base is dispatched by a tube <B> 9, </B> also heat-insulated, at the top of the helical tube 16. The tubes 27 and 29 pass through the fuel store, in a sheath 30 profiled in height so as to do not hinder the descent of the fuel.
Two other similar sheaths 31, are placed at 120 around the cylindrical body, in order to hold the latter, towards its lower part, in place in the receptacle 1. Between the water supply pipe .24 and the vapor collector 23, water and / or steam pass through the different parts of the device in the following order: Coil 25, tube 26, sole 3, tube 27, ring 28, tube 29 , the helical tube 16, the region 18, the tube 20, the region 19, the tube 22, the region 21, to arrive at the vapor manifold 23.
The operation of the apparatus which has just been described and which enables the method according to the invention to be carried out is as follows: The fuel 2 in pieces located in the container 1 descends by gravity, as it burns up in focus 32 and forms the landslide slope l'0. The ashes pass through passage 4 under the effect of the movements of chain 5 and can be discharged through opening 8.
The sweeping air from the landslide slope 10 is blown, through the top of the apparatus, into the space 15 which it traverses on the way down. This air then enters the ducts 14 of the refractory lining 13 according to the arrows. 33, to leave it in the hearth 32 where it sweeps by swirling the surface of the slope 10.
This scavenging air, gradually reheated as it passes through the space 15, takes, in: the ducts 14, a high temperature thanks to the heat given up by the combustion gases which rise in counter-current, inside the duct. combustion chamber 9: the heat thus drawn is returned to the hearth 32 where it raises the combustion temperature for the benefit of the latter.
Experience shows that, under these conditions, the fuel burns entirely in C0, and HO, so that the heat released is practically in proportion to the quantity of air supplied.
The combustion gases leaving the hearth 32 go up through the combustion chamber 9, the volume of which is sufficient for them to have time to complete their combustion reactions there; continuing their way in the cylindrical body 12, they then pass, and in order, the region 18 of the start of vaporization, the superheating region 21, the vaporization region 19 and, finally, the heating coil 25 of water which completes the exhaustion of their residual heat.
The water supply to the device arrives through tube 24 at a regulated flow rate. It passes downward in the coil 25, then in the sole 3, then gains, through the tube 27, the circulation 28 where it is still heated while cooling the part of the casing 11 adjacent to the slope 10. Having ascended by tube 29, it then passes downward into helical tube 16 where it completes its reheating while protecting the casing 12 against overheating by the combustion gases.
The pitch of the turns of this tube increases from top to bottom; the value of this increase is determined according to the type of fuel burned in the ap. the same; it will be all the less the higher the calorific power of the fuel, so that the air circulating in the space 15 does not reach an excessive temperature.
The length of the tube 16 is determined so that the water which passes through it remains almost completely in the state of water. This water thus warmed passes through 17 in the bottom of the network of tubes and rises through region 18 where it begins to vaporize; it then passes, through tube 20, at the bottom of region 19 which it traverses on the way up, and while vaporizing for the most part. The humid vapor thus produced is brought back by tube 22 to the top of region 21, which it travels downhill while drying itself, then by overheating fant.
The fluid traversing the network of tubes increasing in volume as it vaporizes, it is necessary that the wise pitch which is offered to it goes by increasing in section. This is why it was previously indicated that the original tube at the bottom of region 18 then divides by successive dichotomies. The vapor formed finally arrives at the manifold 23, schematically shown with a smaller section than in reality.
The speed of the fluid flowing through the network of tubes is provided everywhere so great that the water and the steam remain mixed; however, it can be seen that, in the path followed by the water and by the steam, care has been taken that the parts or streets going down, namely <B> the </B> coil 25, the tube 26, the . descending part of the tube 27., the helical tube 16, are only traversed by water not yet vaporized or containing, towards the bottom of the tube 16, only a very small portion of steam, the speed of the current enough to carry this small portion with the water.
The regions 18 and 19, where the vaporization properly takes place, as well as the tube 20 which connects them, are, on the contrary, traversed on the way up, so that pockets of vapor causing gunshots cannot form there.
The vaporization being practically complete at the top of the region 19, it descends in the tube 22 of the vapor containing only a suspension of water droplets; this vapor finishes drying and overheats in region 21, also traversed downhill. In the manifold 23, the steam is not only dry, but superheated.
The ignition and re-ignition of the device can advantageously be carried out by means of a box 35 provided with a grid 36 on which more or less fine wood 37 has been placed. This box being introduced into the opening 8, the gas circulation of the appliance is put under vacuum and the air supply to space 15 is closed in order to force the combustion air to enter through an orifice. 39 from box 35; the wood is lit 37. The fire is communicated by an extension to the fuel resting on the hearth 3; we can then remove the box 35, close the opening 8 and restore the normal air supply, through the space 15. Simultaneously with these operations, the water circulation is started.
When the fire has picked up, the pressure rises in the network of tubes. As, at the start of the operation, water and not steam will be evacuated by the collector 23, this water will not be directed to a device for using steam (piston machine, turbine, etc.). ), but let it escape or bring it back to the feed pump through a condenser. One can, for example, for this purpose, have one or more safety valves (not shown)
short-circuited between the steam outlet 23 and the condenser. The device for use being put out of the circuit, the water and steam will pass through a closed cycle: device according to the invention, safety valves, condenser, feed pump and said device. Once the latter has taken its temperature regime, the user device will be switched on.
The safety valve (s) will close automatically and will only operate occasionally to short-circuit the pressure cycle if the pressure exceeds the normal operating value. If the user device has free exhaust, the safety valve (s) will open directly to the open air.
The regulation of the water and combustion air flows is such that it must first ensure a practically constant ratio between the water flow and the air flow, a ratio determined by the characteristics of each appliance. considered, and then a quantity of water and air corresponding to the instantaneous demand for steam.
In other words, the water and air flow rates being adjusted relative to each other, these two linked flow rates are, at each moment, adjusted according to the power requested, that is to say - say the quantity of steam taken. For this purpose, it is possible to use a manometric diaphragm or a metal accordion tube which will receive on one of its faces the pressure taken in the vicinity of the manifold 23.
This membrane or this tube will act on a control, for example an electric rheostat, which will in turn act on the control of a gradually variable speed transmission simultaneously driving the air pump and the water pump, so as to act on their flow, without changing, practically. The report. The action of this set of commands will be to reduce the flow rates in the case of a rise in pressure at 23 and to increase them in the case of a drop in pressure. All of these commands can be of any common type; they will be arranged in such a way that their action stops as soon as the pressure at the manifold 23 returns to its normal value, either rising or falling.
As will be understood, the apparatus represented and described is very flexible in operation, in the sense that it can supply quantities of steam per unit of time which vary within wide limits. It suffices to control the flow of combustion air and the flow of water to obtain the desired flow of steam at the desired temperature and under the desired pressure; this command can advantageously be automatic.
Due to its fully tubular construction, this appliance will be able to supply steam at very high pressure (eg <B> 100 </B> kg / cm2) and operate with a very high boiling temperature (eg. the order of .300 C), without prejudice to the overheating of this fear, Various modifications can be made to the apparatus described, in particular as regards the shape and the arrangement of the network of tubes, the number,
the length and section thereof, etc. The form of exequation which has been described relates to applications where there is a large space in height, as is the case in thermal, electric and other power stations or in large ships.
As a variant, an appliance could be provided comprising, on the one hand, a pressure fan placed upstream of the hearth and feeds the air supply device and, on the other hand, a suction fan placed downstream of the hearth. , for example near the combustion gas outlet of the appliance, so as to suck the gases. This arrangement has the advantage of not creating either overpressure or underpressure in the furnace, but, on the contrary, of maintaining there a pressure very close to the ambient pressure.