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" Perfectionnements aux installations pour la prodo.c- tion de la vapeur comprenant une ou plusieurs chau- dières à tabès d'eau et des réchauffeurs d'air ".
Actuellement dans les chaudières pour la produc- tion de la vapeur utilisant de l'air réchauffé pour la combustion on se sert de très grandes températures d'air Tout particulièrement, lorsqu'on emploie des r échauf- :Cours du type dit rotatif, les températures de l'air montent souvent au-delà de 300 C, la température des gaz d'échappement avant le réchauffeur étant d'environ 375 C On a trouvé qu'en introduisant de l'air, ainsi réchauf- fé à une température élevée,
dans la chaudière on ob- tient une combastion très vive. @out particulièrement dans les chaudières munies d'une grille sans fin on peut faire 'briller dans le foyerune quantité de charbon @ bien plus considérable en augmentant ainsi la capacité
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de production de la chaudière. Toutefois, dans ce cas
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la température dans le foyer augmente considérabler:ent ce qui nécet-sita de donner nu rrvotement on briquou du foyer des caractéristiques réfrautnires plu.s élevées.
Dans une chaudière du type habituel, on tend à obtenir une combustion aussi complète que possible dans le foyer même, avant que les gaz de combustion soient refroidit par la surface de chauffe de la chaudière, c'est-à-dire par les carneaux, les tubes à eau., etc..
Afin d'obtenir une telle combustion complète dans le foyer, on a cherché pendant les dernières années, à augmenter de plus en plus la hauteur de ce dernier et tout particulièrement dans les chaudières à tabes d'eau..
Toutefois, si les parois du. foyer sont faites en bri-
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ques, ces parois dans le cas mentionné, offren:à la flnmrnA des uu.rf1\ues do rnd i1\t ion très prnndos et les tabes à eaa disposée dans la partie supérieure da foyer ne constituent plus qu'une faible partie de la surface qui limite l'intérieur du foyer, en comparaison avec lesdites grandes surfaces des parois de ce foyer.
De ce qui vient d'être dit il suit que la chaleur cédée par radiation ne sera pas aussi élevée que cela
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auL ddult-tililti, l'tult,;lt: ait un radiât Ion clr.uit ruJ.al.l- ver#nt aigu.. uomne des grandes quantités de chalearye peuvent pas être U6(L,US par radiation, il s'ensuit à l'intérieur du foyer aie teiupécature très élevée, d'où résulte que le revêtement en briques sera soumis à des grandes fatigues. Afin d'éviter ces inconvénients on a proposé de disposer los tu.bos à eau verticalement le long des parois du foyer. toutefois, cette disposition présente le désavantage de compliquer la construction de la chaudière qui sera bien plus difficile à nettoyer.
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En Outre, les gaz qui passent le long des parois da foyer ainsi refroidies seront trop froide.il pour permet- tre une combustion complète.
En outre, la température dans la partie centrale du foyer et sur la partie centrale de la grille est en- core trop élevée en raison de @ l'opacité partielle de la flamme et, grâce à cette raison, la combustion n, cet endroit est plue rapide' et la grille et oxpoaéo à une usure plus grande en raison de la chaleur intense.
Si dans ces conditions, on introduit dans le foyer à travers la grille ou d'une autre manière quelconque de l'air réchauffé, les désavantages qui viennent d'être mentionnés seront encore accrus, les températures à l'intérieur du foyer devenant encore plus élevées. e qui vient d'être dit ci-dessus à propos des désa- vantages d'utiliser l'air réchauffé dans les installa- tions de production de la vapeur des types précédemment connue est encore vrai en service forcé lorsqu'on n'u- tilise pas l'air réchauffé, l'utilisation de l'air réchauffé étant en soi une sorte de service forcé.
La présente invention a trait aux installations pour la production de la vapeur comprenant une ou plu- sieurs chaudières à tubes d'eau et soit. objet princi- pal est de supprimer les désavantages qui viennent d'ê- tre mentionnés, de sorte qu'on puisse obtenir une tem- pératare normale du foyer, dans le cas da sarvice for- cé, lesavantages qui résultant do l'utilisation de l'air réchauffé en ce qui concerne l'économie de la' chaleur pouvant être complètement utilisés dans le but d'obtenir une capacitéplus grande de l'installation de production de la vapeur.
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Un autre objet de l'invention est de construire la chaudière tubes a'eau. d'une certaine manière ap-
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propriée et uo lu 3CI,lbl.TlEiL' aveu un l'Óu1mu.:I?.i.'(!Ul' d'air afin d'obtenir an tout, simple et peu. couteaux, ay ai an rendement élevé et étant en même temps économique.
L'invention consiste principalement dans le fait que le foyer de la chaudière est divisé en deux com-
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partir#nts au. moyen de tabes d'eau radiants, disposés aa voisinage de la coache supérieure du. combustible et clans JF-f3qilelq l'A l'll! pet vrJ1 f)l'P(> ou o1!nnffpfI, UP8 (10111'" partinents ayant des hauteurs différentes, le comparti- ment d'une hauteur plus grande étant placé au-dessus du compartiment de la hauteur plus faible. De préféren- ce, la forme du. foyer est telle que sa section diminue de bas en haut soit d'une manière continue, soit par échelons.
Sur les dessins annexés on a représenté à titre d'exemples des modes de construction d'après la présen- te invention comprenant d'autres caractéristiques de l'invention.
Sur ces dessins :
La figure 1 est une coupe verticale suhématiqae d'une chaudière à tubes d'eau construite d'après la présente invention.
La figure 3 est une coupe faite par la ligne II-II de la figare 1.
La figure 3 est une coupe verticale d'une chau- dière à tubes d'eau d'après la présente invention manie d'un réchauffeur d'air du. type rotatif connu en lui- même .
La figure 4 est une vue en élévation de face de
C la chaudière représentée sur la figure 3.
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La figure 5 montre la manière de disposer les ser- pentins du surchauffeur dans la chaudière représentée sur les figurée 3 et 4 et
La figure 6 montre un autre mode de construction d'une installation de production de la vapeur d'après la présente invention.
Dans le mode de construction représenté sur les figures let 2, on voit, en 10 la grille sans fin et en 11 les tubes à eau, ces derniers étant, d'après la pré- sente invention disposés de manière à diviser le foyer en deux compartiments ou zones 12, 13 situés l'on au- dessus de l'autre. Ces tubes à eau peuvent être appelés tubes à eau radiants pour les distinguer des autres tu- bes à eau disposés de la manière habituelle.
Les gaz de combustion ne sont brûlés que partiol- lamant dans le compartiment ou la zone inférieure] 12.
Ces gaz sont ensuite refroidis par la radiation des ta- bes Il en venant en contact direct avec ces tubes. Les gaz ayant traversé les tubes à eau radiants, la combus- tion est complétée dans le compartiment 13 dans lequel, par conséquent, la température va augmenter comme suite de cette combustion. La chaleur additionnelle ainsi ap- parue peut toutefois être facilement transmise par ra- diation à la chaudière non seulementvers le haut, mais également vers le bas dans le sens des tubes à eau ra- diants 11, ce qui évite au revêtement en briques du foyer d'être porté à dos températures trop élevées.
On voit sur la figure 2 que les gaz de combustion en passant vers le haut à travers les tubes 11 seront uniformément refroidis et seront distribués au-dessus de tout le foyer.
Les tubes à oau 11 sont soumis à des radiations
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de tous les cotés. i'oat d'abord, on sait que de tels tabes soumis à des radiations directes des flammes absorbent la chaleur d'une manière très efficace, la formation de la valeur dans ces tabes étant par consé- quent bien supérieure par unité de surface de chauffe que dans d'autres tubes de la chaudière qui ne sont pas soumis à la radiation directe.
On peut obtenir dans les chaudières existantes à tabes d'eau compor- tant des foyers modernes de grande hauteur une formation de vapeur considérablement accrue en disposant des tubes d'eau radiants c'après l'invention, la capacité de la chaudière étant par ce fait augmentée d'environ de 20 à 40%, cotte augmentation dépendant de la maniera dont sont construites les autres parties des chaudières.
On peut calculer que dans de tels tubes soumis à la radiation directe il se produit une formation de la va- peur d'environ 300 kilog par mq, la formation de vapeur dans les autres parties de la chaudière n'étant que de 40 à 50 Kilog . par mq.
Les tubes d'eau radiants 11 étant six fois ou. da- vantage, plus efficaces que les autres tubes à eau. de la chaudière, à l'exception de la rangée inférieure des tubes situés au-dessus du. compartiment 15 du. foyer, il est facile de prouver qu'une très grande partie de la chaleur développée dans le foyer est absorbée par le sdits tubes 11. En supposait que la température do combustion théorique du foyer d'une chaudière est de 2000 U, mais qu'en raison des radiations cette tempé- rature n'est pratiquement que de l600 C, on peut obte- nir une température de combustion théorique de 2000 C en introduisant l'air de combustion à une température de 400 C.
Si, dans ces conditions on place dans la chau-
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dière des tabès à eau.11, ces tabès absorberont une quantité de chaleur correspondant à l'augmentation de la température de 400 C, de manière que la température de la chaudière soit normale, c'est-à-dire de 1600 C.
400 C sont cédés par radiation vers le haut dans le sens des tubes à eau. qui existaient avant, 400 C étant absor- bés par radiation autour des tabes à eau. inférieure 11.
On voit sur les figures que lesdits tabes 11, soumis à ano radiation d'on-dessous aussi bien que d'au-dessus formeront un moyen plus efficace pour abaisser la tempé- rature du foyer que les tubes à eau placés dans la par- tie supérieure du foyer qui ne sont soumis qu'à une ra- ddation d'en dessous.
Par conséquent, il est possible, en choisissant d'une manière appropriée le nombre de tubes à eau 11, de maintenir la tempésature du foyer à une valeur dési- rée quelconque, même lorsq-'on utilise de l'air forte- ment réchauffé. Il est également possible, en c:hoissis- sant d'une manière appropriée le nombre desdits tubes, d'obtenir une température suffisamment élevée dans la compartiment 13, de manière à permettre à la combustion de s'effectuer complètement dans ce compartiment.
On a remarqué toutefois que le compartii#nt 13 doit titre plus grand que le compartiment 12. On se propose intentionnellement de ne pas permettre que la combustion complète s'effectue dans le compartiment 13,mais soit effectuée pour la plus grande partie dans le comparti- ment 13. Grâce au. fait que la combustion n'est pas com- plète dans le compartiment 12, on évite dans ce compar- timent des températures trop élevées.
Les tues 11 sont disposés de préférence d'une ma- nière telle que la hauteur du compartiment 12 diminue
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dans le sens de l'introduction de combustible, ce qui présente l'avantage de permettre au charbon frais qui est introduit dans le foyer d'être facilement cnflummé, une hauteur de flamme suffisante étant permise à l'en- trée pour permettre à ce combustible d'atteindre la température d'inflammation. Lorsque le dégagement des gaz du charbon a été effectué, une telle hauteur de flamme n'est plus nécessaire, et pour cette raison, la distance entre la grille, et.les tubes 11 diminue de manière à correspondre à la diminution du. dégagement des gaz du. charbon pendant le temps de la combustion.
Dans certains cas, on préfère construire le foyer de manière à former un ou plusieurs compartiments de combustion au-dessus du compartiment supérieur 13, ces compartiments supplémentaires étant séparés du. comparti- ment 13 ainsi que l'on de l'autre par des tubes à eau. radiants , d'une manière semblable h (;elle qui est utili- sée pour diviser les compartiments 12 et 13.
Dans le mode de construction représenté on n'a mon- tré qu'une seule rangée de tubes à eau radiants 11.
(Toutefois, il est évident qu'on peut prévoir plusieurs rangées de ces tubes placées très près l'une de l'autre fini effectuent ensemble la division du. foyer de la ma- nière précitée. Dans ce cas les tubes d'une rangée sont de préférence placés de manière à se trouver immédiate- ment au-dessus des espaces formés entre les tubes de la rangée qui se trouve au-dessous.
Dans le moue de construction représenté sur les figures de 3 à 5, les chiffres de référence 10,11, 12 et 13 indiquent les marnes organes que sur les figures 1 et 2. Un groupe de tubos à eau 14 est placé au-dessus du. compartiment 13 et- est relié aveu le collecteur d'eau
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15 et le collecteur de vapeur 16. Les tubes à eaa ra- diants 11 sont également reliés aveu ces doux collec- tours au moyen de tuyaux 17. lestuyaux arrières 17 sont entourés par une matière non conductrice 18, les tuyaux antérieurs 17 étant munis d'un revêtement en matière non conductrice seulement sur les côtés opposés au foyer, afin d'assurer la circulation désirée.
Le sur chauffeur de la chaudière est disposé au-des- sus da groupe de tubes formé par les tabes à eau 14. Ce surchauffeur est constitué par des serpentins 19 qui sont reliés à des collecteurs 20 et sont disposés de ma- nière à se superposer comme on l'a représenté plus par- ticulièrement sur la figure 5. D'autres tubes à eau 21 sont placés au-dessus du sur chauffeur et sont reliés res- pectivement avec les collecteurs à eau et à vapeur 15 et 16 au moyen des tuyaux 24, entre lesquels sont placés les serpentins 19 du surchauffeur, Le collecteur de va- peur 23 est relié avec le dôme de vapeur 26 de la chau- dière.
Comme on le voit sur la figure 3 la longueur des tubes diminue vers le haut, de sorte que la distance entre les collecteurs d'eau et de vapeur devient de plus en plus faible. Cette disposition donne aux gaz une vitesse uniforme entre les tubes à eau, le volume. des gaz de combustion diminuant au fur et à mesure que ces gaz se re fro idissent.
Les gaz de combustion du foyer se dirigent vers le haut entre les tubes à eau et les serpentins du sur- chauffour à trnveru un passage 27et passent dans la moitié supérieure du réchauffeur 28, qui est du type rotatif nt sont ensuite expulsas à travers la chominée 31 par Lui ventilateur 29 actionné par un moteur 30. La moitié inférieure du réchauffeur 28 est traversée par
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l'air d'une manière connue , cet ni!:' étant soufflé à travers le réchauffeur à l'pide d'on ventilateur 32, dans le sens indiqué par la/flèche 33.. Ce ventilateur actionné par le moteur 34 permet d'obtenir la pression d'air nécessaire.
La moitié inférieure du réchauffeur communique par l'orifice d'échappement d'air réchauffé 35 avec une chambre à air 36 disposée transversalement sur la partie antérieure de la chaudière, cette chambre à air servant de préférence, en même temps de couvercle pour le collecteur à vapeur 33, grâce à quoi tous les tuyaux de connexion de ce collecteur de vapeur peuvent être rendus accessibles pour l'inspection. L'air chaud arrive de la chambre à air 36 au. foyen à travers des passages 37 disposés sur les cotés opposés de la chaudière et passe d'un coté dans les boites à vent 38 disposées entre les parties supérieure et inférieure de la chaîne sans fin 10 et d'autre part, à travers des orifices percés dans ces passades 37, dans le compartiment sapé- rieur 13 du foyer.
Des dispositifs à aubages fixes 39 destinés à donner à l'air une direction déterminée'sont insérés dans ces ouvertures de manière à imprimer à l'air secondaire an mouvement de rotation ou de toarbil- lo@@ement. A l'intérieur clou pansages 37 sont placées des plaques de guidage 40, des registres 41 étant pré- vus à l'extrémité supérieure de ces plaques pour régler la distribution de l'air chauds
La section transversale de l'espace de la chaudière dans lequel s'effectue la combastion diminue vers le haut comme'on le voit sur la figure 3. Par conséquent, la longueur de la chaudière devient de plus en plus faible dit la vitesse d'écoulement des gaz d'échappement reste constante.
Les gaz s'échappant d'une manière
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continue vers le haut, les variations de direction d'é- coulement de ces gaz étant sapprimées, ce qui procare
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doo E1 V11'r;ta oonoictérrtlileu. O()tté1 (l:1.t1!.)t)it1on to.xc1 ua- perflus des dispositifs supplémentaires pour diriger les gaz entre les tabes.Ltinconvénient de tels dispositifs de guidage dans les chaudières provient du fait que ces dispositifs sont truies sous l'action de la température considérable qui règne dans l'espace dans lequel s'ef-
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fot:1u.e la oom1>tu11; ion. Co (161;1 nvantar;o, oet par uonu 6 (ll1. 0 nt supprimé et une accumulation des scories et des cendres à l'intérieur du système des tuyaux de la chaudière est également évitée.
En construisant les chaudières de la manière qui vient d'être décrite, ce qui donne à celles- ci, vues de côté, une forme triangulaire , on peut dis- poser le réchauffeur d'air à l'emplacement le plus ap-
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proprié et lo relier avec In chaudière h l'aide des connexions aussicourtes que possibles.
La chaudière est de préférence construite d'après les principes généralement connus dans le système de
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Babcock-Wilcox.
Sur la figure 3 on a représenté également le dia- gramme des températures de la chaudière.
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Sur in quantité de chaleur développée dans le com- part iment inférieur 12 de la chaudière, par suite de la combustion qui a lien dans ce compartiment, 1% envi- ron est évacué avec les cendres ; lestubes à eau radiants 11 absorbent une quantité de chaleur a égale environ à 24% de la quantité totale de la chaleur développée dans le foyer. On voit nettement sur le diagramme qu'une com- bastion complémentaire intense a lieu dans le comparti- ment supérieur 13. Les tubes à eau et les serpentins du surchauffeur absorbent/ une quantitéde chaleur b qui s'é-
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lève environ à 55>'o. Les pertes ç¯ dues à la radiation
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sont d'environ 2 1/2 %.
Par cens écrient, la quantité de chaleur d qui pénètre dans le réchauffe or est de 19,8% de la quantité totale de la chaleur développée dans le foyer. La quantitéde chaleur f reçue par le réchauf-
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fear est d'environ 13,, l'rir uonuéllu611t Icu Ixtrtes e de chaleur dans la cheminée so it réduites à 6, 8%-
Dans le mode de construction représenté sur la fi- gare 6, on voit en 10 la grille sans fin, en 11 les tu- bes à eau radiants, et en 12 et 13 respectivement les compartiments inférieur et supérieur du foyer. Les tubes, à eau sont représentés en 14, le collecteur d'eau en 15 et le collecteur de vapeur en 16. Ce dernier est relié
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avec le dôme de vapeur 26. Les serpentins du sl1rchallf- ear sont représentés en 19.
On voit en 28 le réchaaf- fear d'air qui dans ce cas est constitué par un réchauf- ear da type -TajangstrOm. On voit en 37 le passage pour l'air réchauffé et en 39 un dispositif à ambages fixes destiné à imprimer à l'air secondaire un mouvement de rotation ou de tourbillonnement.
Le mode de construction de la figure 6 est un exem- ple pratique d'une installation de production de vapeur modernisée d'après le principe de la présente invention.
L'installation était constituée primitivement par deux chaudières à vapeur semblables à celles représentée sur
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ln ú.titH:S lu..\11-l1tHH:llilj tir, úh'1'l'lrl ",h'1Ut11''11 Mut a1J,JtJIJ6 un. économiseur et au-dessus de chaque économiseur est placé un réchauffeur tubulaire d'air. es réchauffeurs fonc-
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tionnement d'après le principe de récupératiçn.
En combinant cette installation avec an réchauffeur d'air du type Zjangstr3m, en introduisant l'eir chaud au-dessus de la grille sous forme de courants tourbil- lonnants et en insérant des tubes à eau radiants, il est
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possible d'obtenir la même production de le vapeur par unité de temps qutavant avec une seulement des chaudiè- res. En outre, l'espace occupé par l'installationpeut être considérablement réduit en hauteur puisque les éco- nomiseurs et les réchauffeurs tubulaires deviennent su- perflus.
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"Improvements to installations for the production of steam comprising one or more water table boilers and air heaters".
At present, in boilers for the production of steam using heated air for combustion, very high air temperatures are used. In particular, when heaters are used: During the so-called rotary type, the air temperatures often rise above 300 C, the temperature of the exhaust gas before the heater being about 375 C It has been found that by introducing air, thus heated to a high temperature ,
in the boiler a very lively combastion is obtained. @out particularly in boilers fitted with an endless grate, a much larger quantity of coal can be made to shine in the hearth @ thus increasing the capacity
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production capacity of the boiler. However, in this case
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the temperature in the hearth increases considerably: this necessitates to give the hearth's refractory characteristics higher.
In a boiler of the usual type, the aim is to obtain as complete combustion as possible in the fireplace itself, before the combustion gases are cooled by the heating surface of the boiler, that is to say by the flues, water tubes., etc.
In order to obtain such a complete combustion in the hearth, attempts have been made in recent years to increase the height of the latter more and more and more particularly in boilers with water tables.
However, if the walls of the. fireplace are made in bri-
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ques, these walls in the case mentioned, offer: at the flnmrnA uu.rf1 \ ues do rnd i1 \ t ion very prnndos and the eaa tables arranged in the upper part of the hearth only constitute a small part of the surface which limits the interior of the hearth, in comparison with said large surfaces of the walls of this hearth.
From what has just been said it follows that the heat given up by radiation will not be as high as that
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auL ddult-tililti, l'tult,; lt: have an acute ion radiate ruJ.al.l- ver # nt acute .. uutum large amounts of chalearye cannot be U6 (L, US by radiation, it s The result is that the brick cladding will be subjected to great fatigue, inside the hearth has a very high temperature. In order to avoid these drawbacks, it has been proposed to arrange the water pipes vertically along the edges. fireplace walls, however, this arrangement has the disadvantage of complicating the construction of the boiler which will be much more difficult to clean.
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In addition, the gases which pass along the walls of the fireplace thus cooled will be too cold to allow complete combustion.
In addition, the temperature in the central part of the hearth and on the central part of the grate is still too high due to the partial opacity of the flame and, thanks to this reason, the combustion n, this place is faster 'and the grid and oxpoaéo to greater wear due to the intense heat.
If, under these conditions, heated air is introduced into the fireplace through the grate or in any other way, the disadvantages just mentioned will be further increased, the temperatures inside the fireplace becoming even higher. high. What has just been said above with regard to the disadvantages of using reheated air in steam production plants of the previously known types is still true in forced service when no the heated air is not used, the use of the heated air itself being a kind of forced service.
The present invention relates to installations for the production of steam comprising one or more water tube boilers and either. main object is to eliminate the disadvantages which have just been mentioned, so that a normal tem- peratare of the hearth can be obtained, in the case of forced sarvice, the advantages which result from the use of the reheated air with regard to heat saving can be fully utilized for the purpose of obtaining a larger capacity of the steam generating plant.
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Another object of the invention is to construct the water tube boiler. somehow app-
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property and uo lu 3CI, lbl.TlEiL 'confesses a l'Óu1mu.: I? .i.' (! Ul 'of air in order to obtain an all, simple and few. knives, ay have a high efficiency and being at the same time economical.
The invention consists mainly in the fact that the furnace of the boiler is divided into two components.
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leave # nts at. means of radiant water tables, arranged in the vicinity of the upper coach of the. fuel and clans JF-f3qilelq l'A l'll! pet vrJ1 f) l'P (> or o1! nnffpfI, UP8 (10111 '"partinents having different heights, the compartment of a greater height being placed above the compartment of the lower height. - this, the shape of the hearth is such that its section decreases from bottom to top either continuously or in steps.
In the accompanying drawings, embodiments of the present invention comprising other features of the invention have been shown by way of example.
On these drawings:
Fig. 1 is an outline vertical section of a water tube boiler constructed in accordance with the present invention.
Figure 3 is a section taken through line II-II of Fig. 1.
Figure 3 is a vertical section of a water tube boiler according to the present invention operated by an air heater. rotary type known per se.
Figure 4 is a front elevational view of
C the boiler shown in figure 3.
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Figure 5 shows how to place the superheater coils in the boiler shown in figures 3 and 4 and
Figure 6 shows another embodiment of a steam generating plant according to the present invention.
In the construction mode shown in figures let 2, there is seen, at 10 the endless grate and at 11 the water tubes, the latter being, according to the present invention, arranged so as to divide the hearth in two. compartments or zones 12, 13 located one above the other. These water tubes may be called radiant water tubes to distinguish them from other water tubes arranged in the usual way.
Combustion gases are burnt only partially in the compartment or the lower zone] 12.
These gases are then cooled by the radiation of the plates II, coming into direct contact with these tubes. The gases having passed through the radiant water tubes, combustion is completed in compartment 13 in which, consequently, the temperature will increase as a result of this combustion. The additional heat thus produced can, however, be easily transmitted by radiation to the boiler not only upwards but also downwards in the direction of the radiating water pipes 11, which avoids the brick lining of the hearth. to be worn at too high temperatures.
It can be seen from Figure 2 that the combustion gases passing upwards through the tubes 11 will be uniformly cooled and will be distributed over the entire fireplace.
Water tubes 11 are subject to radiation
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from all sides. Firstly, it is known that such tables subjected to direct radiation from the flames absorb heat in a very efficient manner, the value formation in these tables being therefore much greater per unit area of heaters only in other boiler tubes which are not subject to direct radiation.
Significantly increased steam formation can be obtained in existing water table boilers incorporating modern high fireplaces by arranging radiant water tubes according to the invention, the capacity of the boiler being thereby in fact increased by about 20 to 40%, this increase depending on the manner in which the other parts of the boilers are constructed.
It can be calculated that in such tubes subjected to direct radiation there is a formation of vapor of about 300 kilog per mq, the formation of vapor in other parts of the boiler being only 40 to 50. Kilog. per mq.
The radiant water tubes 11 being six times or. moreover, more efficient than other water tubes. of the boiler, with the exception of the lower row of tubes located above the. compartment 15 of. furnace, it is easy to prove that a very large part of the heat developed in the furnace is absorbed by said tubes 11. Assuming that the theoretical combustion temperature of the furnace of a boiler is 2000 U, but that due to the radiation this temperature is practically only 1600 C, a theoretical combustion temperature of 2000 C can be obtained by introducing the combustion air at a temperature of 400 C.
If, under these conditions, we place in the heating
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dier of the water tables. 11, these tabes will absorb a quantity of heat corresponding to the increase in temperature of 400 C, so that the temperature of the boiler is normal, that is to say 1600 C.
400 C are transferred by radiation upwards in the direction of the water tubes. which existed before, 400 C being absorbed by radiation around the water tables. lower 11.
It can be seen from the figures that said tables 11, subjected to ano radiation from below as well as from above, will form a more effective means of lowering the temperature of the hearth than the water tubes placed in the par- upper part of the hearth which are only subject to radiation from below.
Therefore, it is possible, by suitably selecting the number of water tubes 11, to keep the furnace temperature at any desired value, even when strongly heated air is used. . It is also possible, by appropriately increasing the number of said tubes, to obtain a sufficiently high temperature in compartment 13, so as to allow combustion to take place completely in this compartment.
It has been noticed, however, that compartment 13 must be larger than compartment 12. It is intentionally proposed not to allow complete combustion to take place in compartment 13, but to be carried out for the most part in compartment. - ment 13. Thanks to. The fact that combustion is not complete in compartment 12, excessively high temperatures are avoided in this compartment.
The tues 11 are preferably arranged in such a way that the height of the compartment 12 decreases.
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in the direction of the introduction of fuel, which has the advantage of allowing the fresh coal which is introduced into the hearth to be easily ignited, a sufficient flame height being allowed at the inlet to allow this fuel to reach ignition temperature. When the release of the gases from the coal has been effected, such a height of flame is no longer necessary, and for this reason, the distance between the grate and the tubes 11 decreases so as to correspond to the decrease in. gas release from. coal during the time of combustion.
In some cases, it is preferred to construct the fireplace so as to form one or more combustion compartments above the upper compartment 13, these additional compartments being separated from the. compartment 13 as well as one on the other by water tubes. radiant, in a similar manner h (; she which is used to divide compartments 12 and 13.
In the construction mode shown, only one row of radiant water tubes 11 has been shown.
(However, it is obvious that one can provide several rows of these tubes placed very close to each other and together effect the division of the hearth in the aforementioned manner. In this case the tubes of a row are preferably placed so as to lie immediately above the spaces formed between the tubes of the row below.
In the construction pout shown in Figures 3 to 5, the reference numerals 10,11, 12 and 13 indicate the marl bodies as in Figures 1 and 2. A group of water tubos 14 is placed above the . compartment 13 and - is connected to the water collector
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15 and the vapor manifold 16. The radiant eaa tubes 11 are also connected to these soft manifolds by means of pipes 17. the rear pipes 17 are surrounded by a non-conductive material 18, the front pipes 17 being provided with 'a coating of non-conductive material only on the sides opposite the hearth, to ensure the desired circulation.
The overheater of the boiler is placed above the group of tubes formed by the water tabs 14. This superheater consists of coils 19 which are connected to collectors 20 and are arranged so as to overlap. as shown more particularly in figure 5. Other water tubes 21 are placed above the overheater and are connected respectively with the water and steam collectors 15 and 16 by means of the pipes 24, between which are placed the coils 19 of the superheater, The steam collector 23 is connected with the steam dome 26 of the boiler.
As can be seen in Fig. 3 the length of the tubes decreases upwards, so that the distance between the water and steam collectors becomes smaller and smaller. This arrangement gives the gases a uniform velocity between the water tubes, the volume. combustion gases decreasing as these gases cool.
The combustion gases from the hearth go up between the water tubes and the coils of the superheater through a passage 27 and pass through the upper half of the heater 28, which is of the rotary type and are then expelled through the chimney. 31 by Him fan 29 driven by a motor 30. The lower half of the heater 28 is crossed by
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air in a known manner, this ni !: 'being blown through the heater by means of a fan 32, in the direction indicated by the arrow 33 .. This fan actuated by the motor 34 makes it possible to '' obtain the necessary air pressure.
The lower half of the heater communicates through the heated air exhaust port 35 with an air chamber 36 arranged transversely on the front part of the boiler, this air chamber preferably serving, at the same time as a cover for the manifold. steam 33, whereby all the connection pipes of this steam collector can be made accessible for inspection. Hot air comes from inner tube 36 to. foyen through passages 37 arranged on the opposite sides of the boiler and passes on one side into the wind boxes 38 arranged between the upper and lower parts of the endless chain 10 and on the other hand, through drilled holes in these passageways 37, in the sapient compartment 13 of the foyer.
Fixed vane devices 39 for directing the air in a determined direction are inserted into these openings so as to impart to the secondary air a rotational or rotating movement. Inside nail dressings 37 are placed guide plates 40, registers 41 being provided at the upper end of these plates to regulate the distribution of hot air.
The cross section of the boiler space in which the combustion takes place decreases upwards as seen in Figure 3. Consequently, the length of the boiler becomes smaller and smaller as the speed of combustion takes place. exhaust gas flow remains constant.
The gases escaping in a way
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continues upwards, the variations in direction of flow of these gases being sappraised, which procare
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doo E1 V11'r; ta oonoictérrtlileu. O () tté1 (l: 1.t1!.) T) it1on to.xc1 ua- infused additional devices to direct the gases between the tables. The disadvantage of such guidance devices in boilers arises from the fact that these devices are sows under the action of the considerable temperature which prevails in the space in which the
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fot: 1u.e la oom1> tu11; ion. Co (161; 1 nvantar; o, oet par uonu 6 (ll1. 0 nt removed and an accumulation of slag and ash inside the boiler pipe system is also avoided.
By constructing the boilers in the manner just described, which gives them, seen from the side, a triangular shape, the air heater can be placed in the most suitable location.
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property and link it to the boiler using the shortest possible connections.
The boiler is preferably constructed according to principles generally known in the heating system.
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Babcock-Wilcox.
FIG. 3 also shows the diagram of the temperatures of the boiler.
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Out of a quantity of heat developed in the lower compartment 12 of the boiler, as a result of the combustion which takes place in this compartment, approximately 1% is evacuated with the ashes; Radiant water tubes 11 absorb an amount of heat equal to approximately 24% of the total amount of heat developed in the fireplace. It can be seen clearly from the diagram that an intense additional combustion takes place in the upper compartment 13. The water tubes and the superheater coils absorb / a quantity of heat b which is absorbed.
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rises to about 55> 'o. Losses due to radiation
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are about 2 1/2%.
By cens write, the quantity of heat d entering the gold heater is 19.8% of the total quantity of heat developed in the hearth. The amount of heat f received by the heater
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fear is about 13 ,, the irir uonuéllu611t Icu Extremes of heat in the chimney are reduced to 6.8% -
In the construction mode shown in station 6, the endless grate is seen at 10, at 11 the radiant water tubes, and at 12 and 13 respectively the lower and upper compartments of the fireplace. The water tubes are shown at 14, the water collector at 15 and the steam collector at 16. The latter is connected
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with the vapor dome 26. The coils of the sl1rchallf- ear are shown at 19.
We see at 28 the air heater which in this case is constituted by a -TajangstrOm type heater. We see at 37 the passage for the heated air and at 39 a fixed ambient device intended to impart to the secondary air a rotational or swirling movement.
The construction mode of FIG. 6 is a practical example of a steam production plant modernized according to the principle of the present invention.
The installation was originally made up of two steam boilers similar to those shown on
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ln ú.titH: S lu .. \ 11-l1tHH: llilj tir, úh'1'l'lrl ", h'1Ut11''11 Mut a1J, JtJIJ6 one. economizer and above each economizer is placed a heater tubular air.
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operation according to the principle of recovery.
By combining this installation with an air heater of the Zjangstr3m type, introducing hot air above the grate in the form of swirling currents and inserting radiant water tubes, it is
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possible to obtain the same production of steam per unit of time as before with only one of the boilers. In addition, the space occupied by the installation can be considerably reduced in height since the economizers and tubular heaters become superfluous.