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"Procédé et dispositif destinés 1 1 * exploitation des in- stallations de chaudières à plusieurs étages de pressions."
La présente invention a pouf objet un procédé et un dispositif destinés à l'exploitation des installations de chau- dières à deux ou plusieurs étages de pression de marche. Au cours de l'exploitation de ce genre d'installations, on a con- staté que dans la partie à haute pression, la pression de ré- gime de la chaudière s établit au bout d'un laps de temps re-
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lativemant court, par exemple, au bout d'un quart d'heure dans le cas d'une chaudière de locomotive à deux pressions, tandis que réchauffement de la masse (L'eau, et du matériel des étages inférieurs de pression demande un temps beaucoup plus long.
Dans la partie à haute pression on dispose ainsi assez rapidement de vapeur à très haute pression pour la- quelle dans la plupart des cas on ne trouve alors aucun em- ploi.
La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient. Son principe consiste en ce que, pendant l'échauffement de l'installation à la mise en route, la va- peur, engendrée dans la partie à haute pression traverse le ou les surchauffeurs et pénètre ensuite dans la chambre à eau d'un étage inférieur de pression.
A cet effet, on peut envoyer la vapeur à haute pression soit à travers le surchauffeur de la partie à haute pression seulement, soit à travers tous les surchauf- feurs. Dans le dernier cas, la vapeur peut parcourir les différents surchauffeurs en série ou en parallèle. On choisit en général le premier mode d'exploitation si la sur- chauffeur à haute pression est situé dans la zone la plus chaude des gaz chauds et si les surchauffeurs des étages suivants se trouvent dans des zones où les gaz chauds sont partiellement refroidis. Le deuxième mode d'exploitation est recommandé si tous les surchauffeurs sont disposés dans la même zone des gaz chauds située à proximité immédiate du foyer.
Le procédé qui fait l'objet de l'invention permet l'échauffement rapide des étages inférieurs de pression de l'
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installations, de sorte que le temps d'échauffement à la mise en route de toute l'installation se trouve considérable- ment réduit.
Avec le procédé proposé on arrive à un refroidisse- ment énerguiqe des tubes de sur chauffeurs cenx-ci étant parcon rus par la vapeur précisément pendant 1 réchauffement à la mise en route.
On évite enfin dans la chaudière à basse pression les tensions de chaleur qui y sont provoquées habituelle- ment par la différence de température des couches d'eau pen- dant réchauffement à la mise en route, ce qui augmente la durée de service de cette chaudière.
L'invention s'applique avec le même succès aussi bien aux installations de chaudières fixes qu'aux installa- tions mobiles, à la génération de vapeur directs et à la gé- nération indirecte.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre la manière dont l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 montre en coupe longitudinale une chaudi- ère marine à deux pressions.
Les fig. 2 et 3 montrent deux dispositions spéci- ales des surchauffeurs.
La fige 4 est une coupe longitudinale d'une locomo- tive à deux pressions.
La partie à haute pression de la chaudière marine deux pressions de la fig. 1 est conçue pour la. génération indirecte de vapeur à l'aide d'un véhicule de chaleur ef- fectuant un circuit fermé.
Au lieu du dispositif habituel avec le foyer situé
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dans le tube à flammes, on prévoit un faisceau 1 de tubes reliés par ses extrémités aux chambres supérieures 2 de dis- tribution et aux collecteurs inférieurs 3 et renfermant un véhicule de chaleur tel que, par exemple, eau ou autre li- quide approprié de chauffage.
Le véhicule de chaleur chauffé dans le faisceau tubulaire 1 pénètre dans les chambres supérieures 2 de dis- tribution et ensuite par des tubes montants 4 dans des corps de chauffe 6 situés à l'intérieur du réservoir 5 supérieur engendrant la vapeur de marche à haute pression, et consti- '.tués par des serpentins ou autres éléments semblables ; dans ces corps de chauffe le véhicule de chaleur abandonne sa cha- leur à l'eau de chaudière environnante et s'écoule ensuite par des tubes descendants 7 dans les collecteurs inférieurs 3 pour recommencer de là le circuit à travers le faisceau tubulaire.
La partie à basse pression de l'installation de chaudières est constituée par une chaudière 8 à tubes de chauffe. Dans la boîte de retour de la chaudière se trou- vent un surchauffeur 9 à haute pression et un surchauffeur 10 à basse pression. La vapeur arrive du collecteur 5 à haute pression au surchauffeur 9 par la conduite 11 et la soupape d'arrêt 12 ; la vapeur surchauffée s'en va ensuite vers l'endroit d'utilisation par la conduite 13 et la sou- pape 14. La vapeur à basse pression arrive de la chaudière 8 dans le surchauffeur 10 par la. conduite 15 et la. soupape d'arrêt 16 et se dirige ensuite à l'état surchauffé vers l'endroit d'utilisation par la conduite 17 et la soupape 18.
Une conduite 19 rele la, conduite 13 à vapeur-
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surchauffée du surchauffeur 9 à haute pression avec la chambre à eau de la chaudière à basse pression.
Cette conduite est pourvue à ses extrémités de soupapes 20 et SI
Pendant l'échauffement à la mise en route de l'installation de chaudières, les soupapes 16, 14 et 18 sont fermées, les soupapes 12, 20 et 21 par contre sont ou- vertes.
Dans un laps de temps relativement court, la partie à haute pression de l'installation produit de la vapeur qui est dirigée du collecteur 5 par la soupape 12 ouverte et la conduite 11 vers le surchauffeur 9 d'où, la vapeur surchauffée est insufflée dans la partie inférieure de la chambre à eau de la chaudière à basse pression en pas- sant par la conduite 19 et les soupapes ouvertes 20 et 21.
Il est évident que de cette manière la chaudière à basse pression est portée à sa pression de régime dans un laps de temps sensiblement plus court de sorte que la durée d'échauffement à la mise en route de toute l'installation se trouve réduite considérablement.
Les soupapes 20 et 21 peuvent être ouvertes et fermées à la main, elles peuvent être en outre constituées comme soupapes automatiques actionnées suivant les conditions de pression et de température dans les chaudières à haute et à basse pression de manière, par exemple, que ces soupapes s'ouvrent lorsqu'une pression déterminée est atteinte dans la chaudière à haute pression et se ferment lorsque la pression dans la chaudière à basse pression atteint sa valeur de régime,
Il est évident que la présente invention d'ap- plique également aux installations de chaudières comportant
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une génération de vapeur directe dans la partie a haute pression ou une génération de vapeur indirecte dans la partie à basse pression et aux installations constituées par plus de deux chaudières à pressions différentes.
Comme il a été spécifié ci-dessus, on arrive à côté dtun raccourcissement de temps d'échauffement à la mise en route à un bon refroidissement du surchauffeur par la vapeur le traversant,
Si les surchauffeurs des divers étages de pres- sion se trouvent dans la même zone des gaz chauds et avant tout dans le voisinage immédiat du..foyer, il est avanta- 'geux de faire circuler la vapeur de la partie à haute pres- sion dans les surchauffeurs de tous les étages de pression lors de l'échauffement à la mise en route, comme le montrent les fig. 2 et 3,
Dans le mode de réalisation de la fig. 2, la va- peur traverse les surchauffeurs 9 et 10 en série.
Une con- duite de communication 22 avec une soupape d'arrêt 23 est branchée à cet effet entre la conduite 13 à vapeur sur- chauffée du surohauffeur 9 à haute pression et la conduite 15 à vapeur humide du surchauffeur 10 à basse pression. Pour le reste la disposition est indentiqiie à celle de la fig. 1.
Dans le mode de réalisation d'après la fig. 3, la vapeur de la chaudière 5 haute pression traverse par con- tre les deux surohauffeurs 9 et 10, en parallèle.
On y arrive à l'aide d'une conduite de communi- cation 24 avec la soupape d'arrêt 25 reliant la conduite 11 à vapeur humide du surchauffeur 9 à haute pression et la conduite 15 à vapeur humide du surohauffeur 10 à basse pression.
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A côté de la conduite 19 reliée à l'aide de la soupape 20 à la conduite 13 à vapeur surchauffée du sur- chauffeur à haute pression, on prévoit encore dans ce cas une conduite de communication 26 avec la soupape d'arrêt 27 entre la conduite 19 de départ pour la chaudière 8 à basse pression et la conduite 17 à vapeur surchauffée du surohauffeur 10 à basse pression.
La fig.4 montre l'application de la présente in- vention à la chaudière à deux pressions d'une locomotive où la chaudière à basse pression est constituée par la chau- dière longitudinale ordinaire, tandis que le foyer forme la chaudière à haute pression. Les parois de ce foyer à haute pression sont constituées par le faisceau tubulaire du véhicule de chaleur produisant la vapeur de marche à haute pression dans le réservoir supérieur 5. Dans la fige 4 les mêmes signes désignent les mêmes dispositifs que dans la figé 1 de sorte qu'il est superflu de donner une description plus détaillée de cette manière.
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"Method and apparatus for the operation of multi-stage pressure boiler installations."
The present invention relates to a method and a device intended for the operation of boiler installations with two or more operating pressure stages. During the operation of this type of installation, it has been observed that in the high pressure part, the operating pressure of the boiler is established after a period of time.
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the lativemant runs, for example, at the end of a quarter of an hour in the case of a two-pressure locomotive boiler, while heating of the mass (The water, and the material of the lower pressure stages requires a much longer.
In the high pressure part, therefore, very high pressure steam is available fairly quickly, for which in most cases no use can then be found.
The object of the present invention is to remedy this drawback. Its principle consists in that, during the heating of the installation at start-up, the steam generated in the high pressure part passes through the superheater (s) and then enters the water chamber of one stage. lower pressure.
For this purpose, the high pressure steam can be sent either through the superheater of the high pressure part only, or through all the superheaters. In the latter case, the steam can pass through the various superheaters in series or in parallel. The first mode of operation is generally chosen if the high pressure superheater is located in the hottest zone of the hot gases and if the superheaters of the following stages are located in zones where the hot gases are partially cooled. The second operating mode is recommended if all the superheaters are located in the same hot gas zone located in the immediate vicinity of the fireplace.
The method which is the subject of the invention allows the rapid heating of the lower pressure stages of the
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installations, so that the warm-up time when starting up the entire installation is considerably reduced.
With the proposed method, an energetic cooling of the tubes of the overheaters is achieved, which is carried out by the steam precisely during the heating on start-up.
Lastly, in the low-pressure boiler, the heat stress which is usually caused by the temperature difference of the water layers during heating during start-up is avoided, which increases the service life of this boiler. .
The invention can be applied with the same success to stationary boiler installations as well as to mobile installations, to direct steam generation and indirect generation.
The description which follows, with reference to the appended drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Fig. 1 shows a longitudinal section of a two-pressure marine boiler.
Figs. 2 and 3 show two special superheater arrangements.
Fig. 4 is a longitudinal section of a two-pressure locomotive.
The high pressure part of the two-pressure marine boiler in fig. 1 is designed for the. indirect generation of steam using a heat vehicle in a closed circuit.
Instead of the usual device with the fireplace located
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in the flame tube, there is provided a bundle 1 of tubes connected by its ends to the upper distribution chambers 2 and to the lower collectors 3 and containing a heat vehicle such as, for example, water or other suitable liquid of heater.
The heat vehicle heated in the tube bundle 1 enters the upper distribution chambers 2 and then through rising tubes 4 into the heating bodies 6 located inside the upper tank 5 generating the high pressure operating steam. , and constituted by coils or other similar elements; in these heating bodies, the heat vehicle gives up its heat to the surrounding boiler water and then flows through descending tubes 7 into the lower collectors 3 to restart the circuit from there through the tube bundle.
The low pressure part of the boiler installation consists of a boiler 8 with heating tubes. In the boiler return box there is a high pressure superheater 9 and a low pressure superheater 10. The steam arrives from the manifold 5 at high pressure to the superheater 9 through line 11 and the shut-off valve 12; the superheated steam then goes to the place of use via line 13 and valve 14. The low pressure steam arrives from boiler 8 to superheater 10 via. line 15 and the. shut-off valve 16 and then goes in the superheated state to the place of use through line 17 and valve 18.
A pipe 19 connects the, pipe 13 to steam-
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superheated superheater 9 at high pressure with the water chamber of the boiler at low pressure.
This pipe is provided at its ends with valves 20 and SI
During the heating up when the boiler system is started up, valves 16, 14 and 18 are closed, valves 12, 20 and 21 on the other hand are open.
In a relatively short period of time, the high pressure part of the installation produces steam which is directed from the manifold 5 through the open valve 12 and the pipe 11 to the superheater 9 from where the superheated steam is blown into the lower part of the water chamber of the low pressure boiler passing through line 19 and the open valves 20 and 21.
It is obvious that in this way the low-pressure boiler is brought to its operating pressure in a significantly shorter period of time so that the heating time when starting the entire installation is considerably reduced.
The valves 20 and 21 can be opened and closed by hand, they can further be constituted as automatic valves actuated according to the pressure and temperature conditions in the high and low pressure boilers so that, for example, these valves open when a certain pressure is reached in the high-pressure boiler and close when the pressure in the low-pressure boiler reaches its operating value,
It is obvious that the present invention also applies to boiler installations comprising
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direct steam generation in the high pressure part or indirect steam generation in the low pressure part and in installations consisting of more than two boilers at different pressures.
As specified above, alongside a shortening of the heating-up time on start-up, the superheater is cooled down by the steam passing through it,
If the superheaters of the various pressure stages are located in the same hot gas zone and above all in the immediate vicinity of the hearth, it is advantageous to circulate the steam from the high pressure part. in the superheaters of all pressure stages during the heating on start-up, as shown in fig. 2 and 3,
In the embodiment of FIG. 2, the steam passes through superheaters 9 and 10 in series.
A communication line 22 with a shut-off valve 23 is connected for this purpose between the superheated steam line 13 of the high pressure superheater 9 and the wet steam line 15 of the low pressure superheater 10. For the rest the arrangement is identical to that of FIG. 1.
In the embodiment according to FIG. 3, the steam from the high pressure boiler 5 passes through the two superheaters 9 and 10 in parallel.
This is accomplished by means of a communication line 24 with the shut-off valve 25 connecting the wet steam line 11 of the high pressure superheater 9 and the wet steam line 15 of the low pressure superheater 10.
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Next to the pipe 19 connected by means of the valve 20 to the superheated steam pipe 13 of the high pressure superheater, there is also provided in this case a communication pipe 26 with the shut-off valve 27 between the outlet line 19 for the low-pressure boiler 8 and the superheated steam line 17 of the low-pressure superheater 10.
Fig. 4 shows the application of the present invention to the two-pressure boiler of a locomotive where the low-pressure boiler is constituted by the ordinary longitudinal boiler, while the hearth forms the high-pressure boiler. . The walls of this high pressure fireplace are formed by the tube bundle of the heat vehicle producing the high pressure operating steam in the upper tank 5. In fig 4 the same signs designate the same devices as in fig 1 so that it is superfluous to give a more detailed description in this way.