Générateur de vapeur tubulaire. La présente invention a pour objet, un générateur de vapeur tubulaire alimenté en charbon pulvérisé, dans le but. d'assLu-,er le chauffage de la vapeur quelles que soient. les variations des conditions de marche dues, no- tp minent, aux changements d'allure, de com bustibles, de la température de l'eau d'alimen tation ou de l'efficacité de la. transmission de chaleur.
Ce générateur est. caractérisé en ce que la chambre de combustion est. divisée en plu sieurs espaces chauffés de façon distincte et réglable, la séparation entre lesdits espaces étant assurée par une chicane constituée d'élé ments tubulaires reliés au réservoir du géné rateur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, différentes formes d'exécution de la chaudière suivant l'invention.
La fig. 1 est: une vite en coupe verticale de la chaudière, suivant. la ligne I--I de la. fig. 2.
La fig. 2 est une vue en. coupe verticale suivant la. ligne II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne III-III de la fi-. 2.
La fig. 4 est une autre, coupe horizontale suivant la ligne IV-IV de la fig. 2.
La fig. 5 est une coupe verticale suivant la ligne V-V de la fig. 2.
La fig. 6 est une vue de détail des tubes murs de réchauffage. La fig. 7 représente -une autre forme d'exécution du générateur selon l'invention en coupe verticale.
La fig. 8 est une vue en coupe verticale suivant la. ligne VIII-VIII de la. fig. 7.
La fig. 9 est. une coupe verticale selon la. ligne IX-IX de la fig. 7.
La fig. 10 est. une coupe horizontale sui vant la ligne X-X de la. fig. 7.
Le générateur représenté fi-. 1 comporte trois foyers parmi lesquels un foyer principal 10 est chauffé suivant la demande de vapeur, les gaz de ce foyer passant directement. de bas en haut à. travers un faisceau de tubes géné rateurs de vapeur 12.
Le foyer principal est flanqué d'un côté par un foyer auxiliaire 14 à chauffe indépen dante et de l'autre côté par un foyer auxi liaire 16 également à chauffe indépendante. Les gaz de combustion du foyer auxiliaire 14 s'écoulent par une sortie 18 et rejoignent les gaz du foyer principal en un point situé au- delà du faisceau 12 des tubes générateurs de vapeur.
Les gaz du foyer auxiliaire 16 passent par une sortie 20 et rejoignent les gaz du foyer principal en un point analogue.
Dans les foyers 14 et 16 sont prévus des organes de chauffe auxiliaires qui requièrent des degrés de chauffe s'écartant de la. chauffe requise dans le foyer principal 10 qui est con trôlée par la demande en vapeur. Ainsi qu'on le voit sur la fig. 2, l'équipe ment de chauffe auxiliaire soumis seulement à la chaleur du foyer 16 est -Lui surchauffeur ayant des couches 22 de tubes à coudes de retour disposés en travers du passage des gaz du foyer au-dessous de la sortie des gaz 20.
Ces couches reçoivent la vapeur du réservoir d'eau et de vapeur 24 de la chaudière par l'ensemble des tubes 26 d'amenée de vapeur saturée qui sont reliés par des tubes 28 avec l'espace vapeur du réservoir. Les tubes 26 sont reliés à leur autre extrémité au collec teur d'entrée 30 du surchauffeur, auquel les couches 22 sont, comme montré, également reliées.
Des couches 22, la vapeur s'écoule par les tubes-murs 32 à un premier collecteur inter médiaire 34 du surchauffeur. De ce surchauf- feur, la vapeur s'écoule par un conduit verti cal 36 à un second collecteur intermédiaire 38 du surchauffeur. Ce dernier, comme montré, est disposé horizontalement de façon à pou voir être facilement relié aux couches de cou des de retour de la seconde section 40 de sur- chauffeiu,
s'étendant au travers du passage des gaz du foyer s'écoulant vers le haut à partir du faisceau de tubes générateurs de vapeur 12. La vapeur surchauffée passe de la section 40 du surchauffeur au collecteur de sortie 42 de ce s@irchauffeur et de là à une turbine à vapeur ,ou autre dispositif d'utili sation.
Le foyer 16 du surchauffeur étant chauffé indépendamment par des brîil.eius semblables aux brûleurs 44 (fig. 1), peut être commandé de façon à contrôler la température finale ou la surchauffe de la vapeur. Dans certaines conditions d'allure, la surchauffe requise peut être presque obtenue par la chaleur des gaz du foyer principal 10 absorbée par la section 40 du surchauffeur et, dans ce cas,
le brfdeur du foyer auxiliaire 16 fonctionne très faible ment.
Un surchauffeur auxiliaire soumis seulement à la chaleur du foyeri aiuirliaire 14 est utile pour la marche d'une turbine à vapeur à étages multiples recevant la vapeur du collecteur 42 du surchauffeur. Dans ce cas, la vapeur éva- cuée d'un étage de la turbine est réchauffée et alors utilisée dans un autre étage.
La vapeur à réchauffer passe au collec teur d'entrée 50 et de là par une rangée de tubes muraux sinueux 52 et 54 à un collec teur intermédiaire 56 au sommet du layer. Comme: montré sur la fig. 6, les tubes sinueux sont fixés les uns aux autres en leurs points d'intersection par des soudures. De ce collec teur, la vapeur passe par les tubes d'entrée 58 aux couches 60 d'une section chauffée par convection.
Les sections à coudes de retour de ces couches sont disposées d'arrière en avant au travers du courant de gaz s'évacuant du foyer 14 et déchargent dans le collecteur de sortie 62. De ce collecteur, la vapeur réchauf fée est conduite à un autre étage de la tur bine.
Le loyer auxiliaire 14, semblable à l'autre foyer auxiliaire, est chauffé indépendamment par un brûleur qui peut être semblable au brûleur 44 du foyer principal 10 et le foyer 74 peut ainsi être chauffé indépendamment seulement en considération des nécessités de l'échauffeur auxiliaire.
Les foyers 10 etl6 sont séparés par lestubes- murs 70 reliés à la circulation de la chaudière d'une manière appropriée. Ces tubes 70 sont reliés à leur extrémité supérieure au collec teur 72 et à leur extrémité inférieure au col lecteur 74. De ce dernier des tubes 76 incli nés vers le bas s'étendent jusqu'au collecteur 78 qui peut être en communication directe avec l'espace eau du réservoir 24.
Les foyers 10 et 14 sont séparés par des tubes 80 sembla- blement disposés, reliés à leur extrémité supé rieure au collecteur 82 et à leur extrémité in férieure au collecteur 84. De. ce dernier s'étendent des tubes 86 inclinés vers le bas qui constituent, avec les tubes 76 et les blocs réfractaires 88 et 90, un fond formant. tré mie pour le foyer principal. Les tubes 86 sont reliés à leur extrémité inférieure au collec teur 92 qui peut être en communication di recte avec l'espace eau du réservoir 24.
Pour ménager la sortie 20 des gaz du foyer aii sommet du foyer auxiliaire 16, les tubes successifs 70 sont courbés en dehors de leur plan normal, comme indiqué, et la sortie des gaz 18 du foyer auxiliaire 14 est ménagée d'une façon semblable du côté opposé de l'ins tallation.
La fig. 3 représente trois des brûleurs 44 du foyer principal 10 et un brûleur semblable à chauffe indépendante 104 pour le foyer 16. Tous ces brûleurs sont disposés le long du toit formé par les extensions latérales des foyers comme indiqué sur la fig. .i . lie toit de ces extensions latérales est défini par les tubes d'eau 110 reliant les collecteurs 11.2 et114. Ces derniers sont reliés d'une façonappropriée à. la. circulation de la chaudière.
La fig. 1 montre également le mur 120 des trois foyers comme étant. défini par les tubes- murs 122 reliés à leurs extrémités supérieures au collecteur 12-1 et à leurs extrémités infé rieures au collecteur 1.26. Le mur opposé 130 est défini par les tubes-murs 132 reliant le collecteur inférieur 134 au collecteur supé rieur 136. Tous ces collecteurs sont. reliés à. la circulation de la. chaudière de telle façon que les tubes d'eau avec. laquelle ils commu niquent soient alimentés d'une façon appro priée.
Le mur 120 petit être établi en laissant les tubes 122 nus ait contact d'un revêtement. réfractaire qui peut être fixé auxdits tubes ou à une enveloppe métallique du foyer.
Les extrémités supérieures des tubes géné rateurs de vapeur 12 qui sont disposés au tra vers de la sortie du . foyer principal 10 sont reliées au collecteur<B>150</B> (fig. 1), d'où les tubes élévateurs 152 vont vers le carneau 154 et le long du toit 1_56 pour aboutir à l'espace vapeur du réservoir 24; les extrémités infé rieures des tubes 12 sont reliées aux collec teurs 160 qui reçoivent de l'eau de l'espace d'eau du réservoir par les tubes descendants 162.
Les tubes ascendants 152 et descendants <B>162</B> sont. d'une longueur considérable, de fa çon à faciliter la circulation de la chau dière et à réserver tin espace convenable pour l'économiseur 164. Ce dernier est formé de tubes à coudes de retour reliés au collec teur d'entrée 166 de l'économiseur dont ils reçoivent de l'eau; ils déchargent l'eau d'ali- rïientation chauffée dans le collecteur de sor tie 168 de l'économiseur.
A la fig. 2, on voit que les trois foyers 1.0, 14, 16 communiquent avec une zone commune 170 réservée aux cendres. Cette zone se trouve directement au-dessous de la trémie du foyer principal 1.0 et est en communication avec, les foyers 14 et 16 au moyen clés conduits inclinés à parois réfractaires 172 et. 174 (fig. 2). Les cendres peuvent être conduites hors des foyers par des dispositifs appropriés dans la zone réservée 170 et de là dans la rigole 180.
Les foyers 14 et 16 fonctionneront- en général à des températures inférieures à celle du foyer 10 et la. disposition des foyers peut être pré vue de telle façon que les matières solides in combustibles soient évacuées des foyers 14 et 16 sous forme de cendres solides et du foyer 10 sous forme de scories fondues.
Dans le fonctionnement de la chaudière ci- dessus décrite, la. anise en marche est effectuée par l'allumage du seul foyer 10, de sorte que tout danger de détérioration des couches 22 du surchauffeur ou des tubes-murs 52 et 54 du réchauffeur et des couches 60 est évité. On remarquera que la section 40 de surchauffeur est bien isolée du foyer 10 par le faisceau 12 des tubes générateurs clé vapeur. En même temps, pendant la mise en marche, les cham bres de foyer 14 et 16 sont chauffées par la chaleur dérivée de la chambre du foyer 10 et ceci est particulièrement avantageux pour la chambre du foyer du réchauffeur.
Quand la chaudière fonctionne, le sur chanffeur et le réchauffeur peuvent être con venablement réglés par le contrôle de la chauffe des chambres du foyer 16 et 1.4 res pectivement, quels que soient les changements dans les conditions de marche, tels que varia tions d'allure ou réduction de l'efficacité de la transmission de chaleur due aux accumu lations de matières étrangères sur les tubes.
Dans la réalisation des fig. 7 à 10, la chambre de combustion est divisée en deux foyers distincts 210 et 212. Des brûleurs 21.1 et 216 sont disposés au sommet des chambres 210 et 212. Lorsque les deux brûleurs fonc tionnent, les fumées passent de la chambre de combustion 210 à travers les sorties de fumées 220 à 22$ (fig. 8) dans la partie inférieure clés chambres de combustion 212 où elles sont rejointes par les fumées de celle-ci.
Les fu mées ainsi mélangées montent ensuite à tra vers les éléments tubulaires de la section de convection et de là à une conduite 230 me nant au réchauffeur d'air 232. Sur la fig. 7, le trajet des fumées est indiqué par les flèches 234 à 243.
Les foyers 210 et 212 sont limités par de grands murs verticaux renfermant des tubes insérés dans le circuit du générateur. Grâce à cette disposition, des taux élevés de trans mission de chaleur sont possibles. Grâce au fonctionnement indépendant des brîlleurs, il peut y avoir de larges variations du rapport de la chaleur libérée à la. chaleur absorbée par les murs de la chambre de combustion.
Les chambres de combustion 210 et 212 sont séparées par une cloison 246 formée par des tubes reliés directement au réservoir d'eau et de vapeur 248 par leurs extrémités supérieures. Les tubes de la cloison 246 sont reliés par leurs extrémités inférieures à un réservoir d'eau 254 disposé près des chambres de combustion 210 et 212. Les conduites de descente: de grand diamètre 250 et 252 (fig. 8) relient les extrémités du réservoir d'eau et de vapeur 248 au réservoir d'eau 254.
Les tubes générateurs de vapeur des autres murs des chambres de combustion 210 et 212 sont reliés par leurs extrémités inférieures au réservoir 254. Par exemple, les murs latéraux 260 et 262 (fig. 8) renferment les tubes mon tants 264 et 266 dont les extrémités infé rieures sont alimentées en eau, venant du ré servoir 254, par les collecteurs 272, 274 et les tubes 276, 278.
Les parties inférieures de ces tubes s'étendent le long des côtés inclinés 268 et 270 du cendrier et sont pliées au bas de ces côtés pour rejoindre les collecteurs 272 et 274.
Poux le mur frontal 290 (fig. 7) l'eau vient du réservoir 254 par la conduite 292 au collecteur mural inférieur 294. De ce collec teur, elle monte dans les tubes muraux géné rateurs de vapeur 296 au collecteur supérieur 298 et de là avec la vapeur produite par les tubes de toit 300 au réservoir 248.
Le collecteur mural inférieur 302 dans le mur postérieur de l'installation reçoit l'eau du réservoir 248 et c'est par son intermédiaire que l'eau est amenée aux tubes 306 du mur postérieur le long du mur 308. Au point 310, ces tubes sont courbés de façon à former les sections inclinées et formant l'écran 312 à travers l'entrée des fumées dans la, section de convection. Après cet écran, les tubes s'éten dent verticalement. pour constituer le mur 314 séparant la section de convection de la chambre de combustion 212.
La vapeur pro duite dans ces tubes passe au collecteur supé- rieur 320 du mur postérieur et de là par les tubes 322 du toit au réservoir 248 (fig. 7).
Le mur 246 séparant les .chambres de com bustion 210 et 212 renferme les tubes muraux 330 et 332, ces derniers communiquant avec le réservoir 254 sur un côté de ce réservoir et les premiers sir l'autre côté. Ces rangées opposées de tubes sont repliées l'une vers l'au tre au-dessus du réservoir 254, de manière à former les parties inclinées 334 et 336. Pour empêcher l'accumulation de particules de cen dres au-dessus du réservoir 254 et des tubes associés, les parties inclinées 334 et 336 sont couvextes par des blocs 338-340 en fonte.
A partir de cette zone, les tubes 330-332 s'éten dent vers le haut en une rangée unique à la zone des sorties de fumées 220 à 228. Ces sor ties sont formées par écartement de certains des tubes de la rangée unique pour venir dans la chambre 212 .et .de certains autres pour ve nir de même dans la chambre 210.
Un examen de la fig. 8 révèle que les sor ties de fumées 220-228 de la chambre de combustion 210 sont situées en partie dans la zone de dépôt de cendres. Ainsi, les fumées et les matières en suspension de la chambre 210 évoluent en descendant dans un passage rela tivement long à travers lequel elles sont sou mises à lieffet de refroidissement des murs.
En suite, leur passage à travers les sorties 220-228 les fait tourner en une région pro che du bas de la chambre de combustion. Ces deux *constances favorisent la séparation des particules de cendres qui, refroidies par les tubes de, la trémie et des murs, se déposent dans le cendrier 333.
La trémie constituant le fond, à refroidis sement par eau, représentée à la fig. 8, s'étend depuis la chambre de combustion 210 sous la. cloison 246, sous la. chambre de combustion 212 et sous la section de convection. On peut donc considérer la trémie et le cendrier comme continus sur toute la partie, inférieure de l'unité, à part son interruption par le ré- servoir 254 et les tubes de la cloison 246.
Les fi-. 8 et 9 montrent que le cendrier a un fond 335 incliné vers le bas vers une rigole 337. Normalement, le cendrier est clos par la porte 339 qui peut s'ouvrir pour l'enlèvement périodique des cendres par la rigole 337.
La vapeur produite par les tubes des murs <B>de,</B> chambre de combustion est. séparée de ].'eau dans le réservoir 248 et passe par les conduits 340 et 342 au collecteur de surchauffeur 344. Ce collecteur est disposé sur un côté du pas sage des fumées de la section de convection et communique au moyen des sections tubu laires 346 avec les serpentins tubulaires des sections de surchauffeur 348 et 350. La va peur passant dans ces serpentins va. au collec teur de sortie de surchauffeur 352 et de là.
par les conduites 354 et 356 à un côté de l@tattempérateur 358 (fig. 8). De l'autre côté de l'attempérateur, la vapeur, à la tempéra ture ainsi conditionnée, passe par les con duites 360 et 362 au collecteur d'entrée 364 de la section de surchauffeur 366. Du collecteur de sortie 368, la vapeur passe par une con duite 370 vers le point d'utilisation.
L'eau d'alimentation passe par la vanne 380 (fig. 7) à la conduite 382 et de là au col lecteur d'entrée d'économiseur 384. De ce col lecteur, l'eau passe par les serpentins de la section d'économiseur à contre-courant 386 au collecteur intermédiaire 390 qui peut aussi être considéré comme un collecteur d'entrée pour les serpentins de la section d'économi seur 392 à courant parallèle. L'eau d'alimen tation, avec la vapeur à laquelle elle a donné naissance, passe des serpentins de la. section d'économiseur 392 au collecteur de sortie d'économiseur 394 et de là par les conduites 396 au réservoir 248.
Le réservoir 248 et les collecteurs de mur supérieurs sont supportés par l'intermédiaire des suspensions 420 à 423 par les éléments -126 à 429 de la charpente métallique et tous les organes sous pression associés aux murs des chambres de combustion sont ainsi sup portés de faon à pouvoir se dilater librement vers le bas. L'espace entre les tubes 300 et 322 du toit des chambres de combustion et le réservoir 248 est fermé par une série d'éléments de mur 140 à 444 (fig. 7) formant avec d'autres élé inents appropriés une conduite à travers la quelle l'air secondaire peut passer du réchauf feur d'air 232 aux brûleurs 214 et 916.
On voit que l'air secondaire passe ainsi autour du passage des fumées, puis dans un espace se trouvant au-dessus des chambres de combus tion et qui lui sert de conduite d'arrivée aux brûleurs.
Cette disposition compacte des brûleurs et itu réchauffeur d'air par rapport aux autres parties de l'appareil présente non seulement l'avantage de réduire au minimum les frais d'installation, mais aussi de réduire les déper ditions de chaleur, donc d'augmenter le rende ment.
D'une manière générale, les générateurs de vapeur décrits permettent de satisfaire des de mandes de vapeur très diverses par variation du rapport des surfaces de chauffe. Ils per mettent d'atteindre des températures de va peur élevées sans mettre en danger le sur chauffeur de vapeur pendant. la mise en mar che de la chaudière.