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Générateur de vapeur de Benson.
@ Le procédé dit de Benson, pour la génération de vapeur de travail prête à servir, est basé sur ce que la pression et la température sont réglées dans tous les étages ou degrés du processus de génération, de manière qu'il ne se produise pas de séparation variable de vapeur et d'eau (ébullition).
Les fortes pressions ainsi produi- tes ne permettent pas d'employer des chaudières avec un
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grand espace d'eau. La chaudière se compose au contraire d'un-système de tubes chauffé, auquel l'eau est amenée sous pression. Cornac de très grandes quantités de cha- leur doivent être cédées au système tubulaire dans un temps très court, il en résulte pour le générateur de vapeur une construction différant des formes de chaudiè- res connues, et cette construction forme l'objet de la présente invention,
Le générateur est chauffé avec du poussier de charbon ou avec d'autres combustibles que l'on charge au moyen de tuyères, et l'air de combustion nécessaire est réchauffé avant d'être conduit à la flamme.
Durant la combustion il se produit, de par le réchauffage très in- tense, des températures jusqu'ici inaccoutumées, qui peuvent devenir dangereuses pour la maçonnerie et ce à deux points de vue, d'abord par ce que la maçonnerie tend à se dilater par l'effet de la chaleur, et ensuite en rai- son du risque d'une destruction de l'assemblage de blocs ou briques par la chaleur. Le premier risque est suppri- mé en établissant le foyer sous forme de cuve ou de puits libre, qui, à l'échauffement, peut se dilater librement en direction longitudinale. Le "travail" de la maçonne- rie n'est donc pas freiné par des charges additionnelles, comme on a exclusivement procédé jusqu'ici dans les chau- dières usuelles.
D'après l'invention, une disposition particulièrement avantageuse consiste à ne pas faire por- ter la voûte de fermeture par la cuve, mais à la suspen- dre à une construction spéciale indépendante de la cuve.
Suivant le cas particulier, il sera rationnel de suspen- dre la voûte comme un tout, ou de suspendre ses parties séparément .
Pour assurer également une possibilité de dila- tation radiale de la maçonnerie, les blocs eu pierres
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peuvent être pourvus sur le côté de la grande courbure de fentes radiales, de sorte qu'on s'assure une certaine élasticité par rapport à des sollicitations tangentielles.
Pour permettre un démontage facile des tubes, ces derniers sont suspendus, d'après l'invention, unique- ment à des supports qui sont insérés à travers les coudes des tubes. Les supports sont suspendus à une construction indépendante de la cuve et il suffit de les retirer pour pouvoir enlever de la chaudière les divers faisceaux de tubes séparés, sans détacher d'autres moyens de fixation.
La disposition offre en outre l'avantage que la libre di- latation des tubes n'est gênée par aucun moyen de fixa- tion.
On a déjà dit que la maçonnerie du foyer peut très facilement être endommagée dans sa structure par le fort dégagement de chaleur de la flamme. La présente in- vention supprime cet inconvénient du fait que tous les tubes du générateur de vapeur sont disposés dans l'espace de rayonnement et ce de manière qu'ils protègent dans une grande mesure la Maçonnerie contre l'action du rayonne- ment de chaleur. Tandis que jusqu'ici on a logé les tu- bes dans des niches de la maçonnerie, d'après la présente invention les tubes sont disposés devant la maçonnerie avec un espacement entre le tube et la maçonnerie.
Pour protéger le fond contre l'action du rayon- nement de la flamme et contre l'action des cendres chau- des, les tubes générateurs sont, vers le fond de la cuve, déportés vers l'intérieur de manière à former une espèce de grille à refroidissement d'eau. A l'encontre des grilles à grains refroidies par eau actuellement connues, les tubes de générateurs sont, d'après l'invention, uti- lisés aux-mêmes pour le refroidissement des cendres.
Jusqu'ici on a prévu dans ce but des systèmes tubulaires
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particuliers .
De l'air de combustion réchauffé est conduit au foyer. Le réchauffeur est réuni au point de vue cons- truction avec le générateur de vapeur. Pour éviter un rayonnement de chaleur inutile vers l'extérieur, le géné- rateur de vapeur est enveloppé d'une chemise à travers laquelle l'air de combustion est amené. Cette chemise ex- terne est relativement faible et sert à conduire les mas- ses dtair. Ces masses d'air baignent l'ensemble du gé- nérateur de vapeur de l'extérieur, absorbent la chaleur passant à travers .la paroi de réchauffage et forment de cette manière une enveloppe calorifuge effective. Le bon effet du nouveau dispositif d'échange thermique, qui sera décrit dans la suite, est basé sur la forme donnée aux surfaces léchées ou baignées, qui sont en forme de surfaces ondulées ou courbées en zigzag.
Le réchauffage à la température maxima se fait dans l'enveloppe proprement dite de la cuve, qui est construite en blocs profilés creux, à travers lesquels l'air passe. Cette construction permet un genre particu- lier de l'amenée d'air à l'espace de combustion, à savoir à travers des fentes d'air radiales prévues dans les blocs, fentes qui, ainsi qu'indiqué ci-dessus, servent en même temps de compensateurs de tension, et radiale- ment à travers les tubes de la chaudière. De cette ma- nière on assure non seulement un mélange intime de l'air avec le mélange combustible, mais aussi un non effet ré- frigérant qui protège dans une très grande mesure la ma- gonnerie.
Dans les dessins ci-joints, la fig. 1 est une coupe longitudinale du générateur de vapeur de l'inven- tion et la fig. 2 une coupe transversale suivant la li- gne a- a de la fig. 1, 1 désigne la cuve du foyer.
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Cette cuve est en pierres ou blocs profilés creux et est libre vers le haut.. Elle peut donc se dilater sans dif - ficultés en direction longitudinale. La voûte de ferme- ture 2 est suspendue par des barres 3 à Une construc- tion en fer 4, qui est édifiée indépendamment de la eu-* ve proprement dite. 5 désigne les tubes générateurs de vapeur qui, ainsi que le montre la coupe de la fig. 2, sont tous disposés dans l'espace de rayonnement. Les tu- bes surchauffeurs 7 se trouvent dans les carneaux 8 parcourus par les gaz de fumée.
Les tubes surchauffeurs permettent de se rendre compte du mode de suspension; Les paquets de tubes pendent à des supports 19 qui sont établis sur des supports transversaux ou traverses 20, Il suffit de retirer les supports des coudes pour pou- voir enlever les divers paquets de tubes. Ainsi que le montrent les deux figures, tous les tubes 5 se trouvent à une certaine distance de la maçonnerie proprement dite, qu'ils protègent presque complètement contre le rayonne- ment. A leur extrémité inférieure 16 ,des tubes géné- rateurs sont déportés vers l'intérieur et forment ainsj comme le montre distinctement la fig. 2, un genre de grille, les scories tombant à travers les interstices de cette grille.
L'air de combustion passe à travers le creux 9 entre la mince chemise externe 10 et l'espace de ré- chauffage proprement dit 11, en direction des flèches représentées. Le plan de la fig. 2 permet de se rendre compte qu'on a monté dans l'espace réchauffeur 11 des parois de tôle en zigzag. Un côté de cette tôle est baigné par les gaz de fumée, l'autre par l'air de combus- tion à réchauffer. Le gaz et l'air sont conduits à con- tre-courant l'un de l'autre. Le plan permet de se rendre compte qu'on peut loger de cette manière sur un espace
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relativement petit de très grandes surfaces d'échange thermique effectives.
Dans la section transversale du générateur de vapeur, les espaces parcourus par l'air sont indiqués par de petits traits, et les carneaux de gaz de fumée par des points. Au passage à travers le conduit 9, l'air enlève tout d'abord la chaleur passant à travers la paroi 16, tandis qu'il se charge dans le réchauffeur 11 aussi bien de chaleur de la paroi de tôle 14 que de chaleur de la maçonnerie 17. La paroi de tôle n'a pas besoin d'être étanche par rapport aux parois 16 et 17, ce qui représente un avantage considérable pour la construction, et a uniquement pour rôle d'empêcher un mélan- ge de gaz et d'air.
L'air passe de l'espace réchauffeur 11 à tra- vers les blocs de maçonnerie creux 1 et sort par des ouvertures radiales en direction des flèches représentées, pour passer radialement à travers les tubes de la chau- dière, et, par une tuyère de centrage 13, dans l'espace de combustion, -contre la flamme. La flamme reçoit donc de tous côtés de l'air de combustion, la maçonnerie étant conjointement refroidie. Les gaz de fumée passent par les espaces 8 le long des tubes surchauffeurs, parcou- rent l'espace réchauffeur 11 et passent par le rampant 12 à la cheminée.
On sait que dans les chaudières tubulaires un problème consiste à céder dans la mesure du possible toute la chaleur de rayonnement et la chaleur sensible du combustible, aux tubes, c'est-à-dire que, dans la me- sure du possible, la maçonnerie ne doit absorber aucune chaleur, maçonnerie qui, si cette condition est remplie, peut être presque complètement supprimée. La solution de ce problème a mené jusqu'ici à souder aux tubes des
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nervures cu ailettes qui se recouvrent mutuellement. On obtient de cette manière les tubes dits à nageoires,Mais dès tubes sont de fabrication coûteuse et de montage dif- ficile.
D'après la présente invention, les tubes de chaudière sont mis en contact avec une plaque conduisant bien la chaleur, plaque qui prend la chaleur de rayonne- ment et la chaleur sensible du foyer, pour autant qu'el- les n'ont pas déjà été absorbées par les tubes de chau- dière, et les cède aux tubes de chaudière par rayonne- ment et conduction.
Les fig. 3 et 4 représentent cette disposi- tion. 21 désigne les tubes dans lesquels passe l'agent à chauffer. Ces tubes 21 sont pressés contre une pla- que 22 qui prend une partie de la chaleur du foyer.
Comme les tubes 21 s'appliquent fermement contre la plaque 22 et que cette plaque est un bon oonduoteur de la chaleur, une partie de la chaleur reçue est cédée par conduction de la plaque 22 aux tubes 21. De plus, une partie de la chaleur reçue retourne de la plaque 22 aux tubes 21. Les tubes sont serrés contre la plaque au moyen de colliers ou d'éléments similaires.
La fig. 4 montre une pièce en forme de coin 24 qui se trouve entre la plaque 22 et le tube 21.
Cette pièce en coin offre, par rapport à l'application directe du tube sur la plaque, l'avantage qu'elle se dé- place vers le bas de par son propre poids, lors de la dilatation du système par absorption de chaleur, et as- sure ainsi de manière permanente une liaison de bonne conduction de chaleur entre la plaque 22 et le tube 21.
On a indiqué que la voûte de la cuve n'est pas portée par la cuve elle-même mais par une construction en fer indépendante de la cuve.En combinaison avec cet- te construction et grâce à l'ensemble de la construction
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du générateur de vapeur proprement dit, on obtient pour une installation de Benson une possibilité de disposi- tion particulièrement économique. La chaudière de Ben- son peut en effet être édifiée à l'air libre sans 'bâti- ment des chaudières,la construction portante affectant en même temps la forme de toit. L'isolement parfait du générateur de valeur par l'air conduit à travers la che- mise externe empêche parfaitement des pertes de chaleur; toutes les dispositions de service sont réunies dans le bâtiment des machines.
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-: REVENDICATIONS<-
1 Générateur de vapeur avec foyer à tuyères pour la génération de vapeur de Benson, caractérisé en oe que l'espace de foyer proprement dit est en forme de cuve libre, sans sollicitations, cuve qui peut se dila- ter,sous l'action de l'échauffement, librement dans sa direction longitudinale.
2 Générateur d'après 1 , caractérisé en ce que la voûte de fermeture supérieure est suspendue à une construction indépendante de l'espace de foyer .
3 Générateur d'après 1 ou 2 , caractérisé en ce que tous les faisceaux de tubes, ou une partie d' eux, sont tenus par des supports insérés dans les coudes des tubes.
4 Générateur d'après 1 à 3 , caractérisé en ce que tous les tubes servant à la génératicn de va- peur sont disposés dans l'espace de rayonnement, et ce de manière qu'ils protègent dans une grande mesure la ma- connerie contre l'action du rayonnement de la chaleur.
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