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"GENERATEUR DE VAPEUR"
Cette invention a trait aux générateurs de vapeur et a principalement pour objet des perfectionnements appor- tés aux générateurs constituant ou délimitant leur propre chambre de combustion, ces perfectionnements étant en particulier avantageusement applicables aux générateurs travaillant à une pression élevée, par exemple de l'ordre de 100 Kg ou davantage.
L'invention a en outre pour objet un générateur de ce type relativement peu couteux, dont la'construction est compacte et permet l'accès aux tubes de chaudière en vue de leur enlèvement et de leur remplacement; une dispo- sition perfectionnée de tubes de convection et des dispo- sitions simplifiant la construction tout en soulageant
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le corps de séparation de vapeur du générateur est soulagé dtune partie de son travail.
Dans le dessin annexé, qui représente un mode de réalisation préféré de ltinvention :
Fig. 1 est une coupe verticale dtun générateur é- -tabli suivant l'invention.
Fig. 2 est une coupe transversale fragmentaire suivant 2-2 (figure 1).
Fig. 3 est une coupe transversale fragmentaire prise près d'une des parois latérales de l'installation.
Fig. 4 est une vue fragmentaire du corps de chau- dière, en regardant de la gauche de figure 1, et représente la façon dont les tubes sont reliés au corps de chaudière.
Le générateur de vapeur suivant l'invention com- prend,' en général, une chambre de oombustion A dans laquelle sont disposés des élémentsvaporisa teurs qui délimitent la chambre de combustion et qui seront décrits ci-après plus en détail; une chaudière B de construction perfec- tionnée située au-dessus de la chambre de combustion A; un surchauffeur C placé dans la chambre de surchauffe cons- tituée à l'intérieur delachaudiére B;un dispositif D, compre- nant de préférence des brûleurs tangentiels, pour admettre du combustible finement divisé et de l'air dans la chambre de combustion d'une manière propre à y produire une combus- tion turbulente, violente et intense ; appareil de tirage et d'évaouation E des produits de la combustion ;
des é- conomiseurs installés dans cet appareil, comme par exemple un réchauffeur d'eau d'alimentation F et un réchauffeur d'air G.
L'unité La chaudière B comprend un corps de chau- dière à vapeur et à eau 5 et un faisceau de tubes de convec- tion 6 reliés par une de leurs extrémités à une rangée de collecteurs arrière inférieurs 7 et par leur autre extrémité
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à une rangée de collecteurs avant supérieurs 8. Les collecteurs arrière inférieurs 7 sont disposés verticalement au-dessous et à une certaine distance du corps 5; et les collecteurs avant supérieurs 8 sont disposés horizontale- ment sur un des côtés et à un certain écartement du corps 5 . Il est préférable de disposer la rangée de collecteurs inférieurs sensiblement dans le plan vertical passant par l'axe du corps 5 et de disposer la rangée de collec- teurs supérieurs sensiblement dans le plan horizontal pas- sant par l'axe de ce corps.
Les tubes du faisceau 6 s'étendent sensibl@@ent horizontalement à partir des collecteurs 7 sur une partie de leur longueur et sont alors coudés pour s'étendre verti- calement sur le reste de leur longueur en vue d'être re- liés à la rangée de collecteurs horizontaux 8. Ces tubes sont disposés à peu près parallèlement sensiblement dans toutes les parties du f aisceau. En d'autres termes, ils sont de préférence disposés sous forme de rangées pa- rallèles espacées à la fois verticalement et horizontale- ment. Il est toutefois préférable de décaler les tubes de la rangée supérieure 9 par rapport aux tubes des autres rangées, dans le but de constituer une sorte d'écran pour le surchauffeur C.
Les parties extrêmes des tubes de cette ran- gée peuvent être coudées ou déportées de façon qu'elles viennent à l'alignement des tubes des autres rangées verti- cales pour être reliées aux collecteurs 7 et 8.
Une série de tubes IO est prévue pour conduire l'eau du corps 5 aux collecteurs 7, les extrémités supé- rieures de ces tubes aboutissant au dit corps au-dessous du niveau de l'eau, et leurs extrémités inférieures étant reliées aux collecteurs, à leur partie supérieure. Il
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est préférable de couder les extrémités supérieures de ces tubes-,de façon- à ramener tous les points de raccor- dement de:'ces tubes au corps 5, sur une même circonférence.
Les collecteurs supérieurs 8 sont reliés à l'espace à vapeur du:*,*:Corps 5 par une série de tubes 11 reliés par un bout aux collecteurs et par l'autre bout au corps 5.
Les extrémités de ces tubes sont aussi coudées de façon à permettre,,de disposer les points de raccordement de ces tubes avec le corps 5 suivant des rangées circonférentielles ''Les collecteurs 8 sont aussi reliés au corps 5 par une série de tubes 12, mais on remarquera que ces tubes,, aboutissent au corps 5 au-dessous du niveau de l'eau.
Les tubes:.*.1¯2,peuvent être appelés "tubes de remise en cir- culation" et leur rôle est d'assurer une surface de déga- gement supplémentaire pour les collecteurs, car il est bon que la surface de dégagement soit aussi grande que possi- ble pour empêcher qu'une remise en circulation s'effectue dans les tubes de chaudière eux-mêmes. On voit ainsi que les tubes 12 'on$ pour rôle de séparer l'eau du mélange d'eau et de vapeur pénétrant dans le corps 5, ce qui soulage le corps séparateur de vapeur du travail supplémentaire de la séparation de l'eau et de la vapeur. Ces tubes sont de préférence légèrement inclinés vers le corps, de sorte que si des bulles de vapeur se formaient dans ces tubes, elles se dégageraient à l'intérieur du corps.
Toutefois, le rôle principal de ces tubes est de ramener l'eau libé- rée de Vapeur au volume d'eau du corps et d'augmenter ainsi la proportion de vapeur dans les tubes 11 reliés à l'espace à vapeur du corps. En créant ainsi une séparation plus grande avant que l'eau et la vapeur pénètrent dans le corps 5, on obtient une vapeur plus sèche. Le générateur ainsi établi permet d'obtenir de la vapeur plus sèche sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à un corps
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distinct à vapeur sèche.
Si l'on se reporte maintenant à la disposition perfectionnée des collecteurs munis de leur faisceau de tubes de chaudière coudés, on remarquera que cette dispo- sition présente de nombreux avantages parmi lesquels on ci- tera les suivants
Un générateur ainsi établi est beaucoup moins rigi- de que le générateur à corps transversal du type usuel parce que les tubes coudés assurent une flexibilité propre à compenser toute différence de dilatation entre les divers tubes. Cette disposition facilite en outre l'accès des tubes en vue de leur enlèvement et de leur remplacement, étant donné qu'un tube quelconque peut être enlevé ou rem- placé à travers l'espace compris entre les rangées.
Il est ainsi possible de munir les collecteurs de.trous de visite plus petits que ceux qui seraient nécessaires si les tubes devaient être retirés et remplacés à travers les collecteurs. Il suffit que les trous de visie soient juste assez grands pour l'insertion et la manoeuvre d'un appareil à dudgeonner, de sorte qu'on obtient/des collec- teurs plus robustes. Lachaudière n*exige pas un grand espacear devant pour l'enlèvement des tubes.
Par l'application de tubes coudés s'étendant ver- ticalement sur une partie importante de leur longueur, on obtient une surface de convection considérable pour une longueur donnée de la chaudière des l'avant à l'arrière, ce qui permet d'employer une chaudière munie de tubes relativement longs au-dessus d'une chambre de combustion de longueur limitée sans que la chaudière surplombe cette chambre. Cette disposition permet aussi de doubler approxi- mativement la hauteur de charge individuelle de chaque tube pour produire la circulation en comparaison avec les
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chaudières usuelles à tubes rectilignes. En outre, s'il se forme de''la vapeur près des collecteurs supérieurs, cette formation aura lieu dans une zone relativement froide.
En disposant'les tubes en rangées de la façon susmentionnée, on éprouve le minimum d'ennuis dús au mâohefer et le nettoya- , ge des tubes de la chaudière est simplifié. L'ensemble de la disposition est relativement peu cpûteux.
: '. On remarquera aussi que la disposition constitue en 13 un'-grand espace dans lequel le surchauffeur C peut être commodément disposé) dans lequel pénètrent les gaz arri- vant de'-la chambre de combustion après leur passage sur et entre le tubes' de convection 6 et hors duquel ils s'éohap- pent par.; un orifice 14 vers l'appareil de tirage .1.
Ainsi qu'on l'a dit précédemment, la chambre de combustion est munie d'éléments vaporisateures qui, dans cet exemple, sont disposés de la façon suivante. Les parois latérales de cette chambre, dont l'une seulement est représentée, sont garnies de tubes verticaux étroitement es- pacés 15 dont les extrémités supérieures et inférieures débouchent dans-les collecteurs 16 et 17, respectivement ; la paroi arrière 18 est garnie de tubes verticaux étroi- tement espacés 19 dont les extrémités supérieures débouchent dans un collecteur 20 et dont les extrémités inférieures dé- bouchent:dans un collecteur ou petit corps 21;
et la paroi avant 22 est garnie de tubes verticaux étroitement espacés 23 dont les extrémités inférieures débouchent dans un col- lecteur 24 et dont les extrémités supérieures débouchent dans un collecteur 25* Une rangée de tubes 26 s'étend en travers de la partie inférieure de la chambre de combustion, les tubes de-cette rangée étant suffisamment espacés pour permet- tre aux particules de cendre de tomber à travers les espaces ménagés entre les tubes dans un cendrier 27 situé au-dessous.
Les tubes, de cette rangée .sont reliés par un bout au collec-
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teur 21 et par l'autre bout au collecteur 24. Une rangée supérieure de tubes 28 est aussi prévue pour relier le collecteur supérieur 25 de la paroi avant au corps vapeur et à eau 5. On remarquera que les tubes de cette rangée passent à travers les espaces ménagés entre les rangées de tubes du faisceau de convection 6 et que les extrémités de ces tubes adjacentes au corps sont recour- bées de la même façon que les tubes 11 et 12 précédemment décrits. Les tubes des parois arrières avant et laté-
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) raies peuvent être munis d'ailettes. -#$1-- i-a-st mur3.a--de--pl.as,s.-e--e-tet-t-i-ors--e--pé-rW -1-e-s .
Tous les éléments générateurs ou rideaux aqua- tubulaires qui viennent d'être décrits reçoivent l'eau du corps 5 par une série de tubes descendants allant de les- pace à eau du corps au collecteur inférieur ou'-petit corps 21. Ces tubes descendants sont de préférence dis- posés sous forme d'une série de jeux 29 de deux tubes chacun et d'une série de jeux 30 comprenant chacun en- viron huit tubes. Ces derniers jeux sont de préférence disposés aux extrémités du corps comme indiqué dans la figure 4. Une série de tubes 31 conduisent;-l'eau du collecteur 21 aux collecteurs inférieurs des rideaux la- téraux.
Une série de tuyaux montants 32 relient le
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collecteur supérieur 20 d,.la: pr.i arrière au corps 5 et une série de tuyaux montants 33 reliant les collec- teurs supérieurs 16 des deux parois xl altérales au corps les tuyaux montants 32 et 33 étant reliés au corps en des points tels qu'ils débouchent dans l'espace à vapeur de ce copps. La disposition particulier, des tubes est représentée clairement dans les figurées 3 et 4.
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On se propose de donner au corps 5 un diamètre intérieur atteignant 1,30 mètre et ceci, conjointement avec lestait ,que tous les éléments de production de vapeur rebouchant dans l'espace à vapeur de ce corps et avec la%,disposition prévue pour séparer une partie de l'eau à l'aide des tubes 12, permet de produire une vapeur exceptionnellement sèche. Des chicanes peuvent être installées dans ce corps pour contribuer à ce résultat.
Il ressort de ce qui précède que l'invention couvre un générateur de vapeur comportant une chambre de combustion délimitée par des tubes générateurs de vapeur, ce générateur étant agencé pour être chauffé par une combustion extrêmement turbulente, et pour travailler à des régimes élevés et avec une grande capacité de vapo- risatiôn et de telle sorte que les gaz oui se trouvent dans la-partie supérieure de la chambre de combustion possèdent une température très élevée.
En plaçant une chaudière de la construction perfectionnée précédemment décrite, au-dessus d'une chambre de combustion de ce genre, on obtient à l'avant du surchauffeur, sans augmenter la longueur de l'installation, une surface de convection suffisante pour abaisser la température des gaz suffi- samment pour donner une température de surchauffe conve- nable. A leur sortie de l'espace de surchauffe, les gaz traversent un réchauffeur tubulaire d'eau d'alimentation et un réchauffeur d'air, installés dans le carneau à fumées., ce qui diminue encore leur température qui se trouvé'réduite à une valeur convenable.
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"STEAM GENERATOR"
This invention relates to steam generators and mainly relates to improvements made to generators constituting or delimiting their own combustion chamber, these improvements being in particular advantageously applicable to generators working at high pressure, for example of the order of 100 Kg or more.
The invention further relates to a generator of this relatively inexpensive type, the construction of which is compact and allows access to the boiler tubes for their removal and replacement; an improved arrangement of convection tubes and arrangements that simplify construction while relieving
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the generator's steam separation body is relieved of some of its work.
In the accompanying drawing, which shows a preferred embodiment of the invention:
Fig. 1 is a vertical section of a generator established according to the invention.
Fig. 2 is a fragmentary cross section taken along 2-2 (Figure 1).
Fig. 3 is a fragmentary cross section taken near one of the side walls of the installation.
Fig. 4 is a fragmentary view of the boiler body, looking from the left in Figure 1, and shows how the tubes are connected to the boiler body.
The steam generator according to the invention comprises, in general, an combustion chamber A in which vaporizing elements are arranged which delimit the combustion chamber and which will be described in more detail below; a boiler B of improved construction situated above the combustion chamber A; a superheater C placed in the superheating chamber formed inside the boiler B; a device D, preferably comprising tangential burners, for admitting finely divided fuel and air into the combustion chamber of a way to produce a turbulent, violent and intense combustion there; apparatus for drawing and evaouation E of the products of combustion;
economizers installed in this appliance, such as for example a feed water heater F and an air heater G.
The unit Boiler B comprises a body of steam and water boiler 5 and a bundle of convection tubes 6 connected by one of their ends to a row of lower rear manifolds 7 and by their other end.
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to a row of upper front collectors 8. The lower rear collectors 7 are arranged vertically below and at a certain distance from the body 5; and the upper front collectors 8 are arranged horizontally on one of the sides and at a certain distance from the body 5. It is preferable to arrange the row of lower collectors substantially in the vertical plane passing through the axis of the body 5 and to arrange the row of upper collectors substantially in the horizontal plane passing through the axis of this body.
The tubes of bundle 6 extend sensibly horizontally from the collectors 7 over part of their length and are then bent to extend vertically the rest of their length for connection to each other. the row of horizontal collectors 8. These tubes are arranged approximately parallel substantially in all parts of the bundle. In other words, they are preferably arranged in the form of parallel rows spaced both vertically and horizontally. However, it is preferable to offset the tubes of the upper row 9 relative to the tubes of the other rows, in order to constitute a kind of screen for the superheater C.
The end parts of the tubes of this row can be bent or offset so that they align with the tubes of the other vertical rows to be connected to the manifolds 7 and 8.
A series of tubes IO is provided to conduct the water from the body 5 to the collectors 7, the upper ends of these tubes leading to said body below the water level, and their lower ends being connected to the collectors, at their upper part. he
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It is preferable to bend the upper ends of these tubes, so as to bring all the connection points of: 'these tubes to the body 5, on the same circumference.
The upper collectors 8 are connected to the steam space of: *, *: Body 5 by a series of tubes 11 connected at one end to the collectors and at the other end to body 5.
The ends of these tubes are also bent so as to allow ,, to arrange the points of connection of these tubes with the body 5 in circumferential rows '' The collectors 8 are also connected to the body 5 by a series of tubes 12, but it will be noted that these tubes lead to body 5 below the water level.
The tubes:. *. 1¯2, can be called "recirculation tubes" and their role is to ensure an additional clearance surface for the collectors, because it is good that the clearance surface is as large as possible to prevent recirculation within the boiler tubes themselves. It can thus be seen that the tubes 12 'have the role of separating the water from the mixture of water and steam entering the body 5, which relieves the steam separator body of the additional work of separating the water and steam. These tubes are preferably tilted slightly towards the body, so that if vapor bubbles formed in these tubes, they would be released inside the body.
However, the main role of these tubes is to bring the water released from vapor back to the volume of body water and thus to increase the proportion of vapor in the tubes 11 connected to the vapor space of the body. By thus creating a greater separation before the water and steam enter body 5, a drier steam is obtained. The generator thus established makes it possible to obtain drier steam without the need for a body
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separate to dry steam.
If we now refer to the improved arrangement of the manifolds fitted with their bundle of bent boiler tubes, it will be noted that this arrangement has numerous advantages, among which we will mention the following
A generator thus established is much less rigid than the transverse body generator of the conventional type because the bent tubes provide flexibility to compensate for any difference in expansion between the various tubes. This arrangement further facilitates access to the tubes for removal and replacement, since any tube may be removed or replaced through the space between the rows.
It is thus possible to provide the collectors with inspection holes smaller than those which would be necessary if the tubes were to be removed and replaced through the collectors. It suffices that the screw holes are just large enough for the insertion and maneuvering of an expanding device, so that more robust manifolds are obtained. The boiler does not require a large space in front for the removal of the tubes.
By applying bent tubes extending vertically over a substantial part of their length, a considerable convection surface is obtained for a given length of the boiler from the front to the rear, which makes it possible to use a boiler fitted with relatively long tubes above a combustion chamber of limited length without the boiler overhanging this chamber. This arrangement also makes it possible to approximately double the individual loading height of each tube to produce the circulation in comparison with the
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usual boilers with rectilinear tubes. Also, if steam does form near the upper manifolds, this formation will take place in a relatively cool area.
By arranging the tubes in rows in the aforementioned manner, the minimum of trouble with the iron is experienced and the cleaning of the boiler tubes is simplified. The whole arrangement is relatively inexpensive.
: '. It will also be noted that the arrangement constitutes at 13 a 'large space in which the superheater C can be conveniently disposed) in which enter the gases arriving from the combustion chamber after their passage over and between the convection tubes. 6 and out of which they escape through .; an orifice 14 towards the drawing device .1.
As has been said previously, the combustion chamber is provided with vaporizing elements which, in this example, are arranged as follows. The side walls of this chamber, only one of which is shown, are lined with closely spaced vertical tubes 15, the upper and lower ends of which open into the manifolds 16 and 17, respectively; the rear wall 18 is lined with closely spaced vertical tubes 19, the upper ends of which open into a manifold 20 and the lower ends of which exit: into a manifold or small body 21;
and the front wall 22 is lined with closely spaced vertical tubes 23, the lower ends of which open into a manifold 24 and the upper ends of which open into a manifold 25 * A row of tubes 26 extends across the lower part of the tube. the combustion chamber, the tubes of this row being sufficiently spaced to allow the ash particles to fall through the spaces between the tubes in an ashtray 27 located below.
The tubes of this row are connected by one end to the collec-
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21 and the other end to the manifold 24. An upper row of tubes 28 is also provided to connect the upper manifold 25 of the front wall to the steam and water body 5. It will be noted that the tubes of this row pass through the spaces formed between the rows of tubes of the convection bundle 6 and that the ends of these tubes adjacent to the body are bent in the same way as the tubes 11 and 12 previously described. The front and side rear wall tubes
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) rays may be fitted with fins. - # $ 1-- i-a-st mur3.a--de--pl.as, s.-e - e-tet-t-i-ors - e - pé-rW -1-e-s.
All the generating elements or aqua-tubular curtains which have just been described receive water from the body 5 by a series of descending tubes extending from the water space of the body to the lower collector or small body 21. These descending tubes are preferably arranged as a series of sets 29 of two tubes each and a series of sets 30 each comprising about eight tubes. These latter sets are preferably placed at the ends of the body as shown in FIG. 4. A series of tubes 31 lead the water from the collector 21 to the lower collectors of the side curtains.
A series of 32 riser pipes connect the
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upper manifold 20 d, .la: rear pr.i to body 5 and a series of upright pipes 33 connecting the upper manifolds 16 of the two side walls xl to the body, upright pipes 32 and 33 being connected to the body at points such that they emerge into the steam space of this copps. The particular arrangement of the tubes is clearly shown in figures 3 and 4.
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It is proposed to give the body 5 an internal diameter of up to 1.30 meters and this, together with the ballast, that all the steam producing elements re-plugging into the steam space of this body and with the%, arranged to separate part of the water using the tubes 12, makes it possible to produce an exceptionally dry steam. Baffles can be installed in this body to help with this result.
It emerges from the foregoing that the invention covers a steam generator comprising a combustion chamber delimited by steam generator tubes, this generator being arranged to be heated by an extremely turbulent combustion, and to work at high speeds and with a great vaporization capacity and so that the gases which are in the upper part of the combustion chamber have a very high temperature.
By placing a boiler of the improved construction described above, above a combustion chamber of this kind, one obtains at the front of the superheater, without increasing the length of the installation, a convection surface sufficient to lower the temperature. gas temperature sufficient to give a suitable superheat temperature. On leaving the superheating space, the gases pass through a tubular feedwater heater and an air heater, installed in the flue gas flue., Which further reduces their temperature which is reduced to a decent value.