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Perfectionnements aux chaudières de récupération
Des chaudières de récupération employées concurrement avec des moteurs à combustion interne ont été construites sui- vant le type à tubes de fumée et on a propose d'utiliser ce type conjointement avec des fours industriels fonctionnant avec tirage. Il existe toutefois certaines difficultés qu'on n'a pas pu vaincre par l'introduction de bourrages dans les tubes de fumée.
La principale difficulté est inhérente à la grande masse de gaz à laquelle on a affaire, randant nécessaire, selon la pratique connue, l'emploi de tambours d'un prix excessif en raison de leur grand diamètre, si la chaleur sensible doit être extraite des gaz avec quelque considération quant au rendement.
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La température initiale des gaz varie de 410 C environ dans le cas d'un four avec récupération, à 1000 C dans le cas de fours sans récupérateurs Dans les cas ordinaires la tem- pérature est comprise entre 450 et 650 C.
Il est évident que la température des gaz quittant la chaudière sera plus élevée que celle du liquide soumis au chauffage et si la vapeur est engendrée à une certaine pres- sion une très grande proportion de la chaleur sensible con- tenue dans les gaz sera emportée par ceux-ci après.leur pas- sage à travers la chaudière, mais une partie de cette chaleur pourra être récupérée dans un réchauffeur d'eau d'alimentation.
Lorsque la température initiale des gaz est basse, il arrive fréquemment que le réchauffeur d'eau d'alimentation. puisse chauffer une plus grande quantité d'eau que celle qui peut être convertie en vapeur dans la chaudière et il devient par conséquent important d'amener la plus grande quantité pos- sible de chaleur utile à produire de la vapeur dans la chau- dière, de manière à réduire la quantité disponible pour le réchauffeur d'eau d'alimentation; en d'autres ternies la chau- dière doit avoir un pouvoir de vaporisation élevé, qu'elle soit combinée ou non avec un réchauffeur d'eau d'alimentation.
La première considération à envisager au sujet du pou- voir de vaporisation est le tirage à travers la chaudière. Le volume des gaz qui doivent passer dans la chaudière pendant l'unité de temps détermine la surface de la section transver- sale du tube et celle-ci à son tour, détermine le diamètre de la chaudière. Pour un volume et une température donnés des gaz à utiliser, le seul moyen de réduire le diamètre de la chaudière est donc d'augmenter la vitesse des gaz à travers
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les tubes, à tel point qu'une faible section transversale puis- se suffire.
Toutefois, si la chaudière doit avoir un pouvoir de vaporisation élevé, cette section réduite doit être compen- sée par une plus grande longueur de tubes et la température des gaz quittant ces derniers sera nécessairement beaucoup plus basse qu'il ne le faut pour produire un tirage naturel.
Il s'ensuit qu'on doit recourir à un tirage artificiel.
En ce qui concerne la longueur des tubes, l'intensité du tirage induit ayant été déterminée, la longueur doit dépendre ' de la température des gaz qui pénètrent dans les tubes.
Une chaudière de ce type peut être considérée comme effi- cace si les gaz ont une température initiale élevée et quittent les tubes à une température voisine de 100 C au-dessus de celle de l'eau contenue dans la chaudière. On a trouvé que pour obtenir cette efficacité, le diamètre des tubes doit être fonction de leur longueur.
Ainsi, lorsque la longueur est égale à 90 fois le diamètre Interne, les résultats suivants peuvent être obtenus: Tirage exprimé en millimètres de colonne d'eau 25 25 100
Température des gaz à l'entrée des tubes 472 C flamme 500 C Excès de la température des gaz quittant le tube sur celle de l'eau dans la chaudière 64 C 110 C 112 C pourvu que les gaz passent à travers les tubes à une vitesse moyenne au moins égale à 12 mètres par seconde.
L'invention consiste en une chaudière de récupération horizontale ou verticale à passage dans un seul sens, destinée à être employée avec des foyers industriels, comprenant une chaudière du type à tubes de fumée et un dispositif mécanique pour produire un tirage à travers les tubes, de telle manière que les gaz les parcourent à une vitesse moyenne égale au moins à 12 mètres par seconde, le degré de vaporisation voulu
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étant obtenu en donnant aux tubes une longueur égale à au moins 90 fois leur diamètre interne ou bien en procédant ainsi et en intercalant en même temps un surchauffeur à l'entrée des tubes.
Les dessins annexés montrent en élévation, partiellement en coupe longitudinale, une chaudière de récupération desti- née à être utilisée conjointement avec des fours de réchauf- fage à lingots et construite suivant l'invention.
La chaudière comprend une chambre a pour l'entrée des produits de la combustion et une chambre b pour la sortie de ces produits, la principale ouverture de celle-ci étant pour- vue d'un ventilateur c actionné par un moteur d. Les carneaux e et f conduisent les gaz perdus du four de réchauffage à lingots dans la chambre a où la température de ces gaz est abaissée par les tubes du surchauffeur g.
Après avoir passé à travers les tubes h (qui, dans ce cas, ont une longueur égale à 125 fois leur diamètre interne) sous l'action de l'aspiration du ventilateur c,,les gaz sont déchargés dans la cheminée i par le carneau 1. La dérivation 1 controlée par une vanne est prévue pour le cas d'avarie au- ventilateur. En fermant la vanne m et en ouvrant la vanne n on peut mettre la chaudière hors service, les gaz du four de réchauffage passant alors directement à la cheminée par le carneau o.
Sur le dessin, la chambre d'entrée des produits de combustion a est représentée comme ne s'étendant que jusqutau niveau de l'eau dans la chaudière; ceci a pour but d'éviter le brûlement de la plaque à tubes située à 1'entrée, On peut atteindre le même but, lorsqu'il est plus avantageux de don- ner à la chambre la même grandeur qu'à la plaque à tubes, en
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protégeant la partie de celle-ci qui n'est pas refroidie par l'eau, au moyen d'une plaque auxiliaire.
REVENDICATIONS
1. - Cnaudière de récupération horizontale ou verticale à passage dans un seul sens destinée à être utilisée avec des fours industriels, comprenant une chaudière du type à tubes ' de fumée et un dispositif mécanique servant à provoquer un tirage induit à travers ces tubes, de telle manière que les gaz parcourent ceux-ci à une vitesse moyenne égale au moins à 12 mètres par seconde, l'efficacité de vaporisation étant obtenue en donnant aux tubes une longueur au moins égale à 90 fois leur diamètre interne ou bien en procédant de cette manière et en intercalant en même temps un surchauffeur à l'entrée des tubes.
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Improvements to recovery boilers
Recovery boilers used in conjunction with internal combustion engines have been constructed of the fire tube type and it has been proposed to use this type in conjunction with industrial draft furnaces. There are, however, certain difficulties which could not be overcome by the introduction of blockages in the smoke tubes.
The main difficulty is inherent in the large mass of gas with which we have to deal, making it necessary, according to known practice, to use drums which are excessively priced because of their large diameter, if the sensible heat is to be extracted from them. gas with some consideration as to efficiency.
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The initial gas temperature varies from approximately 410 C in the case of a furnace with recovery, to 1000 C in the case of furnaces without recuperators. In ordinary cases, the temperature is between 450 and 650 C.
It is evident that the temperature of the gases leaving the boiler will be higher than that of the liquid subjected to heating and if the steam is generated at a certain pressure a very large proportion of the sensible heat contained in the gases will be carried away by these after their passage through the boiler, but part of this heat can be recovered in a feed water heater.
When the initial gas temperature is low, it frequently happens that the feed water heater. can heat a greater quantity of water than that which can be converted into steam in the boiler and it therefore becomes important to bring as much useful heat as possible to produce steam in the boiler, so as to reduce the amount available for the feed water heater; in other words the boiler must have a high vaporization capacity, whether or not it is combined with a feed water heater.
The first consideration to consider regarding vaporization power is the draft through the boiler. The volume of gases which must pass through the boiler during the unit of time determines the area of the cross-section of the tube and this in turn determines the diameter of the boiler. For a given volume and temperature of the gases to be used, the only way to reduce the diameter of the boiler is therefore to increase the speed of the gases through
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the tubes, so much so that a small cross section is sufficient.
However, if the boiler is to have a high vaporization capacity, this reduced section must be compensated by a greater length of tubes and the temperature of the gases leaving the latter will necessarily be much lower than necessary to produce a natural draw.
It follows that one must resort to an artificial draft.
With regard to the length of the tubes, the intensity of the induced draft having been determined, the length should depend on the temperature of the gases which enter the tubes.
A boiler of this type can be regarded as efficient if the gases have a high initial temperature and leave the tubes at a temperature close to 100 ° C above that of the water contained in the boiler. It has been found that to obtain this efficiency, the diameter of the tubes must be a function of their length.
Thus, when the length is equal to 90 times the Internal diameter, the following results can be obtained: Draft expressed in millimeters of water column 25 25 100
Temperature of the gases entering the tubes 472 C flame 500 C Excess of the temperature of the gases leaving the tube over that of the water in the boiler 64 C 110 C 112 C provided that the gases pass through the tubes at a speed average at least equal to 12 meters per second.
The invention consists of a horizontal or vertical one-way flow recovery boiler for use with industrial fireplaces, comprising a fire tube type boiler and a mechanical device for producing a draft through the tubes, in such a way that the gases travel through them at an average speed equal to at least 12 meters per second, the desired degree of vaporization
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being obtained by giving the tubes a length equal to at least 90 times their internal diameter or else by proceeding in this way and at the same time inserting a superheater at the inlet of the tubes.
The accompanying drawings show in elevation, partially in longitudinal section, a recovery boiler for use in conjunction with ingot reheating furnaces and constructed in accordance with the invention.
The boiler comprises a chamber a for the inlet of the combustion products and a chamber b for the outlet of these products, the main opening of the latter being provided with a fan c actuated by a motor d. Flues e and f conduct the waste gases from the ingot reheating furnace into chamber a where the temperature of these gases is lowered by the tubes of the superheater g.
After having passed through the tubes h (which, in this case, have a length equal to 125 times their internal diameter) under the action of the suction of the fan c ,, the gases are discharged into the chimney i through the flue 1. Bypass 1 controlled by a valve is provided in the event of fan failure. By closing the valve m and opening the valve n, the boiler can be put out of service, the gases from the reheating furnace then passing directly to the chimney through the flue o.
In the drawing, the combustion products inlet chamber a is shown as extending only to the level of the water in the boiler; this is to avoid the burning of the tube plate located at the inlet. The same goal can be achieved, when it is more advantageous to make the chamber the same size as the tube plate , in
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protecting the part of it which is not cooled by water, by means of an auxiliary plate.
CLAIMS
1. - Horizontal or vertical recovery channel with passage in one direction intended for use with industrial furnaces, comprising a boiler of the type with smoke tubes and a mechanical device serving to cause an induced draft through these tubes, such that the gases travel through these at an average speed equal to at least 12 meters per second, the vaporization efficiency being obtained by giving the tubes a length at least equal to 90 times their internal diameter or else by proceeding from this way and at the same time inserting a superheater at the inlet of the tubes.