<Desc/Clms Page number 1>
Perfectionnements aux générateurs de vapeur .
La présente invention concerne des générateurs de vapeur du type à circulation forcée comportant un grand nombre de tubes générateurs de vapeur de faible section et de longueur relativement grande raccordés en parallèle, chauffés par des éléments de combustion. Le but principal de l'invention est d'assurer la répartition, entre les tubes générateurs de vapeur, de l'eau d'alimentation four- nie à ces tubes.
A
<Desc/Clms Page number 2>
Suivant l'invention, on répartit l'eau entre les tubes en interposant, entre la source d'eau et chaque tube, une résistance à la circulation qui est plus grande que la résistance à la circulation -du tube lui-même. Le dispositif préféré qui sert à opposer une résistance à la circulation, entre la source d'eau et chaque tube, comporte un tube de longueur appropriée, d'une section plus faible que celle du tube générateur, courbé de façon à être flexi- ble entre ses raccords, et raccordé, aux extrémités, à la source d'eau et au tube générateur, l'extrémité raccordée au tube générateur présentant un raccordement flexible à travers la paroi du générateur.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'invention.
Fig. 1 est le schéma d'un système générateur de vapeur auquel l'invention est applicable, qui indique le parcours du fluide de travail à travers les différentes sections du trajet de circulation, ainsi que le parcours des gaz chauds de combustion passant sur les surfaces absorbant la chaleur, les éléments géométriques, tels que formes, positions relatives ou niveaux, n'étant pas respectés.
Fig. 2 est une vue en perspective du générateur, avec les appareils auxiliaires qui servent à réaliser l'in- vention.
Fig. 3 est une vue en perspective du générateur, l'enveloppe étant, en partie, omise pour montrer les diffé- rentes sections de la surface chauffante et la disposition de certains organes.
Fig. 4 est une vue en élévation, à plus grande échelle, des distributeurs ou résistances à la circulation d'eau, cette figure montrant aussi la disposition des résis- tances.
<Desc/Clms Page number 3>
Fig. 5 est une coupe suivant la ligne 14-14 de la Fig. 4.
Fig. 6 est une coupe, à plus grande échelle, suivant la ligne 15-15 de la Fig. 5.
Le générateur de vapeur est représenté, sché- matiquement, sur la Fig. 1 qui indique les différents passa- ges de circulation ou circuits parallèles, notamment la di- rection du courant du fluide de travail, de l'entrée de l'eau d'alimentation à la sortie de la vapeur surchauffée, ainsi que le foyer et le courant de gaz chauds.
Sur la Fig. l, la section d'ébullition ou géné- ratrice de vapeur comporte huit trajets de circulation indi- viduels, dont chacun est continu de l'entrée d'eau jusqu'à la sortie d'eau et de vapeur qui débouchent, tangentielle- ment, dans un séparateur 232. Ces huit passages, qui sont des longs tubes séparés, de faible section, sont désignés par les lettres A à H, inclusivement, et commencent dans un collecteur d'entrée 204, une résistance réglable à la circulation d'eau, 205, étant toutefois, interposée entre le collecteur 204 et chacun des huit passages.
Une telle ré- sistance est représentée, en détails, sur les Figs. 4 et 6, et sa fonction est de régler la différence de la résistance à l'écoulement et de la chaleur fournie aux divers passages, ceux-ci étant initialement établis de façon à avoir approxi- mativement la même longueur et la même surface, et disposés pour recevoir, du foyer et des gaz. chauds, la même quantité de chaleur.
Les tubes A à H sont disposés, par rapport les uns aux autres et par rapport à la source de chaleur, de façon qu'il se produise un équilibrage naturel de la quantité de chaleur reçue par chaque passage, ou une répartition uni-
<Desc/Clms Page number 4>
forme de la chaleur totale entre ces passages.
Le moyen d'égaliser la chaleur absorbée par chacun des huit longs tubes raccordés en parallèle pour la produc- tion de vapeur, et qui constitue une caractéristique impor- tante de l'invention, consiste en ce que les tubes sont disposés côte-à-côte dans les parois du foyer, dans le passa- ge des gaz et dans les cloisons, en formant une série de tubes montant successivement à des niveaux plus élevés; ces tubes sont coudés aux coins et aussi, d'une manière diffé- rente,aux endroits où ils passent à un niveau supérieur, avec renversement simultané de leur position relative dans la série;
les tubes sont aussi coudés de façon à constituer un faisceau transversal s'étendant, d'une manière nouvelle, en travers du passage des gaz, afin que non seulement cha- cun des longs tubes coudés absorbe la même quantité de cha- leur, par rayonnement et par convection, mais aussi pour éviter que les coudes soient exposés à la chaleur aux endroits où peuvent se former des poches de vapeur, ce qui pourrait endommager les tubes portés à une température trop élevée.
La nouvelle disposition rend accessible les différents tubes.
Aux endroits où les tubes se trouvent dans la paroi verticale du foyer, ils sont disposés horizontalement avec des intervales équivalant approximativement au diamètre d'un tube, ce qui rend les tubes accessibles et permet de leur adjoindre une surface complémentaire de toute forme voulue; ce qui est important aussi est que cela permet de remplir les interstices entre les tubes de réfractaire qui agit comme surface à rayonnement réfléchi et accroît la température du foyer ainsi que l'intensité d'absorption de chaleur rayonnée par unité de surface exposée, de sorte que la température des gaz à la sortie du foyer s'en trouve améliorée, ainsi que
<Desc/Clms Page number 5>
l'absorption de la chaleur du foyer et la combustion elle- même.
Les huit tubes producteurs de vapeur A à H commen- cent à la base de la paroi et forment une bande, de la hau- teur de huit tubes, tout autour de la périphérie qui, avec le réfractaire de remplissage et la surface complémentaire entre les tubes, comprend la base de quatre parois planes, et les tubes de la série ainsi formée sont superposés dans la bande plane contournant les coins.
En commençant à la position inférieure des huit tubes A à H qui partent du collecteur 204 et sont interrom- pus par les résistances 205, on désignera par A le tube inférieur, les tubes superposés suivant étant désignés dans l'ordre indiqué. quand une série de huit tubes complète son tour à la base des parois délimitant l'installation, elle est relevée à un niveau supérieur et disposée sous forme d'un serpentin horizontal plat transversal, avec des coudes in- verseurs de direction, ce serpentin s'étendant sur toute la largeur de l'installation et jusqu'à mi-profondeur environ dans les passages à gaz montants, derrière le foyer 1. Les tubes ainsi coudés sont superposés de façon à être décalés horizontalement, à des niveaux successifs.
Après avoir formé un faisceau de tubes décalés horizontalement, d'une hauteur totale de huit tubes, les huit tubes de la série sont coudes de façon à constituer un autre faisceau similaire au-dessus du premier, ce qui donne, en travers du passage des gaz, un faisceau d'une hauteur de seize tubes, le tout se trouvant, au-dessus du fond du foyer, à une hauteur égale à celle de la bande de huit tubes de la paroi, et les gaz s'élevant du fond du foyer passent sur ce double faisceau de tubes.
Comme les gaz se refroidissent en montant au contact des tubes,-
<Desc/Clms Page number 6>
il faut, en vue d'égaliser la chaleur absorbée par chaque tube à des niveaux croissants dans la série, changer la po- sition occupée par le tube dans la série, chaque fois que la série passe d'un niveau au niveau supérieur suivant.
Par exemple, le tube qui occupe dans sa série la position inférieure pendant que la série est à son niveau inférieur, est amené à occuper la position supérieure dans sa série quand celle-ci est au niveau supérieur suivant, et le même tube est ramené à la position inférieure dans la série quand celle-ci monte au troisième niveau.
Bien que la description de l'invention précise que l'eau est divisée en huit parties égales circulant dans huit tubes générateurs, disposés de façon à recevoir tous la même quantité de chaleur, tant par rayonnement que par convection, il est clair que l'invention n'est pas limitée à ce mode particulier de construction. Le nombre des cir- cuits de vaporisation peut être autre que huit, et il peut varier suivant l'importance-de l'installation et d'autres conditions, mais ce nombre est toujours plus grand que un.
En outre, la condition essentielle étant l'humidité de la vapeur fournie par les tubes, l'eau peut être répartie entre ceux-ci de façon inégale et la répartition de la chaleur absorbée par les tubes peut être inégale aussi, en rapport avec la quantité d'eau, une telle répartition de la chaleur étant obtenue par le choix de la longueur des tubes ou par leur disposition par rapport au foyer et au courant des gaz chauds.
Comme le montre le schéma de la Fig. 1, l'eau en- tre dans le circuit par la vanne 17 du conduit d'alimenta- tion allant vers la pompe d'eau d'alimentation 289 entraînée par la turbine auxiliaire 287 qui actionne aussi la pompe à air 288 et la pompe à huile 290. La pompe d'alimentation 289
<Desc/Clms Page number 7>
qui peut être double, fournit l'eau à l'économiseur 202 com- posé d'une section d'économiseur principal 202 et de sections d'économiseur supplémentaires 202a et 202b, chacune de celles- ci étant du type qui, comme le montre la Fig. 3, comporte des collecteurs horizontaux espacés dans le sens vertical et reliés par des tubes horizontaux, coudés de façon à former des serpentins verticaux plats à coudes inverseurs de direction.
En-dessous de l'économiseur 202b se trouve le sur- chauffeur 242 de construction sensiblement pareille. La cons- truction est encore la même pour les réchauffeurs d'air pri- maire et secondaire 206 et 207, respectivement, mais la sur- face de ceux-ci est avantageusement augmentée à l'aide d'ai- lettes.
Le fluide de travail circule, dans le générateur, de la pompe d'alimentation 289 vers le collecteur d'entrée de l'économiseur 202 puis, de son collecteur de sortie vers le collecteur d'entrée de la section d'économiseur 202a, du collecteur de sortie de celle-ci vers le collecteur d'en- trée de la section d'économiseur 202b et par le collecteur final de sortie 201 de l'économiseur combiné; les conduits de raccordement entre les diverses sections ne sont pas de construction particulière, excepté en ce qu'ils sont doubles et débouchent, comme le montre le dessin, en des points in- termédiaires des collecteurs; ces conduits ne sont pas dési- .gnés particulièrement par des chiffres de référence, car leur parcours est clairement indiqué sur les dessins.
Du collecteur de sortie 201 de l'économiseur, le liquide passe, par le conduit 203, vers le collecteur d'entrée du réchauffeur d'air secondaire 207 puis, du collec- teur de sortie de celui-ci vers le distributeur 204 qui alimente les résistances 205 des huit tubes générateurs de
<Desc/Clms Page number 8>
vapeur A à H de la surface chauffante, l'eau entrant dans les conduits tubulaires A à H traverse, dans ceux-ci, la surface productrice de vapeur, en suivant les tubes dans l'ordre précédemment décrit et passe finalement, à travers les tubes du plafond, dans les conduits débouchant, tangen- tiellement, dans le séparateur 232.
Dans le séparateur, l'eau est séparée de la vapeur saturée, et l'eau en excès ou de trop-plein se déverse, à la base du séparateur, à travers des déversoirs fixe et variable
2 et 3, respectivement. L'eau de trop-plein, à la températu- re de la vapeur saturée, atteint le collecteur d'entrée du réchauffeur d'air primaire 206 où une partie de sa chaleur est récupérée par l'air dirigé vers les brûleurs de com- bustible 4, après quoi l'e.au passe dans le réchauffeur d'eau 354.
Tout l'air comburant est fourni à l'installation en passant par les réchauffeurs d'air primaire et secondaire
206 et 207 puis, par les brûleurs 4, dans le foyer où la flamme est dirigée vers le bas ou le fond, et là les gaz rebroussent de 180 et se dirigent vers le haut à travers les deux passages parallèles J et K séparés par une cloison fai- te de tubes juxtaposés et par une paroi L faite en toute matière réfractaire appropriée, telle que du métal ou du réfractaire non métallique.
La fonction principale du réchauffeur d'air 207 est de coopérer avec les résistances 205 pour égaliser la répartition de l'eau de l'économiseur entre les huit tubes producteurs de vapeur. Parfois, l'eau de l'économiseur peut entraîner un peu de vapeur et, si un mélange d'eau et de vapeur atteint le collecteur distributeur 204, la répartition
<Desc/Clms Page number 9>
égale de l'eau et de la vapeur entre les huit tubes devient impossible à réaliser. Pour empêcher cette éventualité, il faut condenser la vapeur de façon que de l'eau seule atteigne le collecteur 204, et le réchauffeur d'air 207 peut servir de condenseur à refroidissement par l'air, pour éliminer, dans le collecteur de sortie, la vapeur qui aurait pénétré, avec l'eau, dans le collecteur d'entrée.
Il résulte de ce qui précède que l'agencement et la disposition de la surface chauffante en vue d'égaliser la chaleur reçue par chacun des huit tubes générateurs de vapeur aboutissent à la symétrie thermique dans tout le générateur et que l'égalisation de l'alimentation en eau, réalisée en même temps, à pour effet de rendre uniforme le degré d'humidi- té de la vapeur dans le surchauffeur, et en même temps il est prévu un mécanisme de commande qui commande le générateur.
Le générateur décrit est du type dont la section génératrice est composée, comme déjà dit, de longs tubes séparés de faible section, raccordés en parallèle entre des collecteurs ou raccords appropriés, alimentés en eau à l'une des extrémités, débitant un mélange de vapeur et d'eau au séparateur et fournissant, ensuite, de la vapeur surchauffée seule à l'extrémité de sortie, tandis que l'excès d'eau est abandonné au séparateur, et ce générateur fonctionne de la façon suivante :
L'eau du collecteur 201 de l'économiseur est in- troduite dans le distributeur 204 qui délivre l'eau à la section génératrice de vapeur comportant huit circuits tubu- laires A à H recevant l'eau à travers des résistances à la circulation 205.
Comme le montrent les Fig. 4 à 6 chacune de ces résistances comporte une connexion 343 qui reçoit l'eau
<Desc/Clms Page number 10>
du distributeur 204 par l'intermédiaire d'un raccord 344 et d'un long serpentin de faible section 345 qui oppose une résistance à la circulation ou provoque une chute de pression plus grande que celle causée dans le circuit A à H devant lequel ce serpentin est interposé. La longueur de chaque serpentin 345 de section donnée est calculée pour chacun des circuits A à H de façon que chacun de ceux-ci reçoive, à tout instant, la même fraction de la quantité totale d'eau.
Les extrémités de ces serpentins 345 sont raccordées, en 346, à la base 347 qui constitue un chapeau soudé en 348 à l'extrémité de celui des circuits A à H qui est alimenté par la résistance. Un collier 349 est soudé à la base 347 et sur ce collier est sertie l'extrémité 350 d'un soufflet 351 dont l'autre extrémité est sertie sur un collier sembla- ble 352 vissé dans la plaque 353 de l'enveloppe du foyer;
de cette façon on réalise un assemblage étanche aux gaz, entre l'enveloppe du foyer et les résistances, ce qui permet aux organes flexibles assemblés de se dilater et contracter. L'eau divisée en parts égales par les résistan- ces 205, circule dans 'chacun des tubes successivement à travers les parties de ceux-ci appartenant à la partie infé- rieure de la paroi du foyer, au faisceau assurant la convec- tion, aux cloisons, à la partie supérieure de la paroi du foyer et au plafond de celui-ci, dans l'ordre indiqué, et finalement l'eau venant du plafond du foyer est déversée dans le séparateur 232.
L'excès d'eau se déverse au séparateur, comme trop-plein, par le déversoir fixe 2 et le déversoir variable 3, passe dans le réchauffeur d'air primaire 206, et de là vers le réchauffeur ouvert d'eau d'alimentation 354 présentant une ouie 355; dans ce réchauffeur, cette eau vient se mélanger, en la réchauffant, à l'eau d'alimentation qui est alors amenée par le conduit 356 à la pompe auxiliaire 357
<Desc/Clms Page number 11>
puis, à travers une crépine 358, vers une batterie de deux pompes d'alimentation 289 actionnes par la turbine auxiliaire 287 qui actionne également la pompe à air 288 et la pompe à huile combustible 290.
REVENDICATIONS.
----------------------------
1.- Générateur de vapeur à circulation forcée, comportant plusieurs longs tubes générateurs de vapeur de faible section raccordés en parallèle, un dispositif de chauf- fe pour les tubes, et une source de liquide alimentant les tubes, caractérisé en ce que pour répartir convenablement le liquide entre les tubes une résistance à la circulation est intercalée entre la source de liquide et chaque tube, cette résistance à la circulation étant plus grande que celle du tube auquel elle est adjointe.