<Desc/Clms Page number 1>
MINISTERE DES AFFAIRES ECONOMIQUES ROYAUME BELGIQUE ET DES CLASSES MOYENNES ROYAUME DE BELGIQUE ET DES CLASSES MOYENNES
Direction Générale de l'Industrie etdu Commerce
Administration du Commerce
Service de la
Propriété Industrielle et Commerciale
N 437. 717
LE MINISTRE DES AFFAIRES ECONOMIQUES ET DES CLASSES MOYENNES.
Vu l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant, en raison des événements de guerre les délais en matière de propriété industrielle et la durée des brevets d'invention ;
Vu la requête introduite le 19 Juin 1947 par Babcock et Wilcox Ltd
Vu la publication de cette requête au Moniteur Belge du 6 février 1948
Considérant qu'aucune réclamation n'a été introduite, dans le délai réglementaire, à la suite de cette publication;
Considérant qu'il résulte des justifications fournies à l'appui de la requête que le brevet No 437.717 pour Perfectionnements aux foyers chauffés au combustible pulvérisé n' a pu être exploité , par suite de l'état de guerre, pendant une période équivalent à cinq années d'exploi- tation normale ;
Considérant, d'autrepart, que le maximum de prolongation prévu par l'arrêté-loi du 8 juillet 1946 est fixé à cinq ans;
ARRETE:
ARTICLE PREMIER. - La duréedu brevet No 437.717 pour: Perfectionnements aux foyers chauffés au combustible pulvérisé accordé à Babcock et Wilcox Ltd pour prendre cours le 17 Janvier 1940 est prolongée de cinq années.
ART. 2. - La prolongation est accordée sous condition du paiement, dans le mois de son octroi, de la taxe spé- ciale prévue à l'art. 6 de l'arrêté-loi du 8 juillet 1946 précité.
ART. 3. - Le présent arrêté sera annexé au titre du brevet.
Bruxelles, le 29 avril 1950.
AU NOM DU MINISTRE : @ Le Fonctionnaire délégué,
<Desc/Clms Page number 2>
Perfectionnements aux foyers chauffés au combustible pulvérise.
La présente invention concerne des installations de chauffage de vapeur d'eau ou d'autres vapeurs, notamment des foyers chauffés au combustible pulvérisé, et elle a pour but de permettre un abaissement notable de la température du foyer, tout en maintenant un pourcentage élevé de CO2 dans les produits de combustion. Un but plus précis de l'invention est de procurer des foyers chauffés au combustible pulvérisé et fonctionnant à des températures telles que la détérioration des parois en matière réfractaire soit lente, ce qui permet d'utiliser des foyers relativement simples, ne comportant pas de parois à circulation d'eau, et dont la construction
<Desc/Clms Page number 3>
et l'installation sont peu coûteuses.
Un autre but de l'in- vention est la création de réchauffeurs ou surchauffeurs de vapeur à chauffage indépendant, peu coûteux et surs. L'invention est particulièrement utile dans son application à des ré- chauffeurs pour le réchauffage de la vapeur entre les étages d'une ,turbine, puisque le réchauffeur à chauffage indépendant permet non seulement de contrôler avec précision le degré de réchauffage, mais rend possible aussi une économie de conduits tubulaires et réduit l'énergie de la vapeur contenue dans les condui ts.
L'invention englobe un procédé de chauffage au moyen de combustible pulvérisé du foyer d'un réchauffeur de vapeur d'eau ou d'autres vapeurs, ce procédé consistant à mélanger à l'air primaire des gaz brûlés à une température sensiblement inférieure à celle du foyer, dans une propor- tion insuffisante pour éteindre la flamme, et à mélanger à une autre quantité d'air comburant des gaz brûlés ayant également une température sensiblement inférieure à celle du foyer et dans une proportion plus grande que celle des gaz mélangés à l'air primaire, mais encore insuffisante pour affecter dans une mesure appréciable la combustion ra- tionnelle du combustible.
L'invention concerne aussi une installation pour le chauffage de vapeur d'eau ou d'autres vapeurs, une telle installation comprenant un foyer, un brûleur à combustible pulvérisé, des moyens de mélanger à l'air primaire urne pro- portion réglable de gaz brûlés ayant une température sen- siblement inférieure à celle du foyer, et des moyens de mélanger à une autre quantité d'air comburant amené au foyer une autre proportion, réglable indépendamment, de gaz brûlés ayant également une température sensiblement inférieure à celle du foyer.
<Desc/Clms Page number 4>
On décrira ci-après un exemple de réalisation de l'invention avec référence au dessin annexé qui représente, en coupe verticale, une installation pour la production et le réchauffage de vapeur. Pour plus de commodité, la coupe a été divisée en trois figures numérotées 1, 2 et 3. La figure 4 montre une variante de certaines parties du foyer du réchauffeur représenté sur la Fig. 3.
Le générateur de vapeur représenté sur la Fig. 1 et le réchauffeur que montre la Fig. 5sont disposés de façon que leurs produits de combustion passent ensemble à travers l'économiseur et à travers le réchauffeur d'air représenté sur la Fig. 2.
Les parties les plus importantes du générateur de vapeur suivant la Fig. 1 sont clairement représentées, tandis que certaines autres parties, qui ne sont pas essentielles pour la compréhension de l'invention, sont omises ou repré- sentées schématiquement. Sur la Fig. l, on voit des brûleurs à charbon pulvérisé 1 qui débitent dans un foyer 2 refroidi à l'eau et ayant des parois opposées 3 et 4 dont les tubes de refroidissement sont réunis par des collecteurs 5, 6,7 et 8 insérés dans le système de circulation. La paroi 9 vue de face sur le dessin est refroidie par des tubes reliant un collecteur inférieur 10 à des collecteurs supérieurs 11 et 12, et une disposition analogue est adoptée pour refroidir la paroi opposée à la paroi 9. Tous ces collecteurs sont réunis en un système de circulation.
Un faisceau de tubes générateurs de vapeur légèrement inclinés 13 est supporté au-dessus du foyer, et ces tubes sont reliés au corps d'eau et de vapeur 14 par des tubes descendants 15 et des tubes montants 16 raccordés aux collecteurs 17 et 18, respective- ment. Dans l'espace entre les tubes 15 et 16 courent d'autres tubes montants 19 et 20 coop érant avec des chi canes qui,
<Desc/Clms Page number 5>
avec des chicanes adjointes aux tubes 15 et 16, obligent les produits de combustion du foyer à monter à travers les sections 21 et 22 du surchauffeur,aprèsavoir traverséle faisceau de tubes 13, puis à redescendre à travers les sec- tions d'économiseur 23 et 24 vers la sortie 25 (Figs. 1 et 2).
Un clapet 26 commande le passage 27 entre les chicanes ad- jointes aux tubes 19 et 20, ce passage constituant une déri- vation réglable contournant le surchauffeur. Un dispositif de commande 28 permet de régler le clapet à la main en vue du réglage ou de l'ajustement du degré de surchauffe. Le clapet 26 pourrait aussi être commandé automatiquement.
En venant du corps 14, la vapeur destinée à être surchauffée descend à travers le surchauffeur 22, 21 et de- vient disponible en 29.
Les parois 3 et 4 convergent à leur extrémité infé- rieure de façon à consti tuer un fond en trémie au-dessus de la fosse 30 dans laquelle tombentouse déposent les scories.
On voit sur la Fig. 2 que les gaz traversant la sortie 25 s'engagent dans un espace 31 où affluent également des gaz venant du réchauffeur. Les gaz du générateur de va- peur, de même que ceux du réchauffeur montent ensuite en- semble à travers les échangeurs de chaleur qui comportent de nouvelles sections d'économiseur 32 et 33 ainsi qu'un réchauffeur d'air 34. Au-dessus de celui-ci, les gaz combinés sont aspirés au moyen d'un ventilateur de tirage induit (non représenté) .
Une partie des poussières transportées par les gaz qui traversent la sortie 25 se déposent au fond de l'espace 31.
Conformément à la Fig. 3, le foyer 51 du réchauf- feur présente des parois et un ciel de briques réfractaires 53, et il est chauffé par deux brûleurs à combustible pul- vérisé 53, la coupe que représente la Fig. 3 passant par un de ces brûleurs. Le combustible est fourni à ces brûleurs
<Desc/Clms Page number 6>
par le broyeur pulvérisateur 54. De l'air préchauffé et des gaz refroidis sont également injectés dans le foyer du ré- chauffeur de la manière qui sera décrite plus loin.
Les gaz quittant le foyer montent à travers les sections 55, 56 et 57 du réchauffeur, passent alors latéralement, à travers une ouverture 58 obturable par des registres 59, dans l'espace 31 (Fig. 2) et de là ils montent, avec les gaz venant du générateur, à travers les sections 32 et 33 de l'économiseur et le réchauffeur d'air 34. La vapeur destinée à être ré- chauffée est amenée dans le tube 60, traverse ensuite la section 55 du réchauffeur en parallèle avec les gaz, puis les sections 57 et 56 en contre-courant par rapport aux gaz, et devient finalement disponible en 61.
De l'air fourni par un ventilateur 62 traverse le réchauffeur d'air (si on le désire, une partie de l'air emprunte la dérivation réglable 63) et descend le long du conduit 64 jusqu'au niveau des brûleurs à charbon pulvérisé 1 où une partie de l'air est utilisé comme air secondaire pour la combustion dans le foyer du générateur de vapeur.
Une autre partie de l'air est prélevé en un point approprié (non représenté) et conduit au broyeur (non représenté) qui alimente les brûleurs 1. De l'air est amené aussi, par le conduit 65, au condui t 66 voisin du foyer du réchauffeur, en quantité réglée par des registres 67. Un embranchement 68 va aussi du conduit 65 à l'espace 69 qui fait partie de l'espace entourant le foyer du réchauffeur entre le revêtement réfrac- taire 52 et l'enveloppe extérieure 70 de briques isolantes.
Cet espace extérieur est prévu seulement au-dessus du niveau des parois convergentes d'une fosse à scories 71 formée au fond du foyer. Un registre 99 sert à régler la quantité d'air entrant dans l'espace 69. Des chicanes appropriées (non re- présentées) sont arrangées dans l'espace extérieur 69 et s'étendent des briques réfractaires 52 jusqu'à l'enveloppe
<Desc/Clms Page number 7>
de briques isolantes 70, ces chicanes étant espacées de façon à obliger l'air entrant à longer une grande partie de la face extérieure des briques réfractaires et à refroidir ainsi ces briques sur le trajet de l'embranchement 68 à l'espace 72. De cet espace 72 l'air passe dans le foyer en qualité d'air secondaire autour des courants de combustible et d'air débites par chacun des brûleurs 55.
L'air qui n'est pas soutiré en 68 continue son chemin dans le conduit 66 et une partie d'e cet air peut passer dans l'espace 73 situé sur le côté du conduit et de là il pénètre dans le foyer en qualité d'air secondaire, autour des courants de combustible et d'air primaire débités par chacun des brûleurs. Des registres tels que 74 servent à régler l'arrivée de cet air à chacun des brûleurs.
L'air restant passe du conduit 66, à travers le conduit 75, au broyeur 54 où il est utilisé comme air pri- maire pour véhiculer le charbon pulvérisé, le long des tuyaux tels que 76, vers les brûleurs.
Sounis au réglage par des registres 77 à l' entrée d'un conduit 77a, des gaz refroidis sont repris, par un ventilateur 78, dans l'espace 79 entre l'économiseur 33 et le réchauffeur d'air 34 et débités dans un conduit 80 qui se divise en trois branches 81, 82 et 83. La branche 81 dé- bouche dans le conduit 66 dans lequel, comme déjà expliqué, circule l'air destiné à servir d'air primaire et, aussi le cas échéant,d'air secondaire dans le foyer du réchauffeur.
La quantité de gaz entrant dans le conduit 66 est réglée par un registre 84 situé dans la branche 81.
La branche 82 qui reçoit une quantité d'air réglée par le registre 85, se divise à son tour en deux branches 86 et 87 qui courent horizontalement le long de la paroi du foyer du réchauffeur opposée aux brûleurs, et débite les gaz au-dessus de rangées de tubes 88 et 89 qui sont commandés par
<Desc/Clms Page number 8>
des soupapes à pointeau et conduisent les gaz dans le foyer à travers des rangées horizontales d'ouvertures 90 et 91 respectivement, ménagées dans les briques réfractaires. Une rangée semblable de tubes 92 commandés par des soupapes à pointeau est prévue pour conduire les gaz de la branche 86, à travers les ouvertures 93 de l'enveloppe de briques iso- lantes 70, dans l'espace 69.
Le registre 85 permet de couper l'arrivée de gaz dans les branches 86 et 87 si, pendant que le foyer est en service, il devient nécessaire de dégager les ouvertures 90 et 91.
La branche 83 dans laquelle l'arrivée de gaz est commandé par un registre (non représenté) s'étend horizonta- lement à travers la largeur du foyer et débite les gaz aux tuyaux 94 et 95 commandés par des soupapes à pointeau et condui sant les gaz aux rangées horizontales d'ouvertures 96 et 97 ménagées dans les briques réfractaires.
Le fait que le ventilateur 78 aspire les gaz provenant du foyer du générateur de vapeur et les inj ecte dans le réchauffeur est particulièrement avantageux pendant la mise en marche de l'installation de production et de réchauffage de vapeur. Pendant que le générateur de vapeur est porté à la température de fonctionnement, le ventila- teur 78 dont la commande doit être indépendante de la vapeur fournie par le générateur, sert à introduire des gaz brûlés dans le foyer du réchauffeur, à travers les ouvertures 90, 91,96 et 97, ce qui permet de porter progressivement le réchauffeur à une température au moins voisine de celle nécessaire pour la mise en marche.
Cette élévation de tem- pérature ne demande que peu de surveillance et la sécheresse du trajet de la vapeur à travers le faisceau tubulaire du réchauffeur est assurée sans dépense de combustible dans lefoyer du réchauffeur.
Les gaz refroidisfournispar le ventilateur 78
<Desc/Clms Page number 9>
sont amenés à l'air primaire et à l'air secondaire afin de maintenir une basse température de combustion, et ils sont ajoutés aux gaz brûlas chauds du foyer du réchauffeur pour éviter le surchauffage de celui-ci. Des gaz sont donc ajou- tés à l'air destiné à servir d'air primaire et, en plus du réglage de la température de combustion, leur chaleur est utile pour faciliter le travail du pulvérisateur lorsque le charbon introdui t dans celui-ci contient de l'humidité.
La proportion des gaz dans l'air primaire doit être infé- rieure à une limite déterminée par la tendance -de la flamme à se décoller des brûleurs en cas d'une proportion excessive de gaz. Au-dessus de cette limite, la combustion devient instable et la flamme peut morne s'éteindre.
Des gaz sont ajoutés aussi à l'air secondaire entrant dans le foyer du réchauffeur autour des courants de combustible et d'air primaire débités par les brûleurs.
Dans le mélange d'air et de gaz que l'on peut admettre en ouvrant le registre 74, la.proportion de gaz est la même que dans son mélange avec l'air primaire. Cependant, il est permis de mélanger à l'air secondaire une proportion de gaz beaucoup plus élevée que dans le mélange avec l'air primaire, et cette proportion plus élevée est utile dans le mélange avec l'air secondaire, afin d'établir une température de combustion réduite. En réglant les soupapes à pointeau des tuyaux 92, on peut admettre toute proportion voulue de gaz dans l'air pénétrant dans le foyer en passant par l'espace 72. La limite de la proportion de gaz est indiquée, dans ce cas, par la mauvaise combustion du combustible, que l'on peut observer dès que la limite est dépassée.
Des gaz que l'on peut nommer gaz refroidissants, sont également inj ectés, à travers les ouvertures 90, 91, 96 et 97 du ciel et de la paroi opposée à l'extrémité de chauffage,
<Desc/Clms Page number 10>
dans les produits de combustion en vue de les diluer avant qu'ils atteignent le réchauffeur, ce qui a pour effet non seulement d'abaisser la température des produits de combus- tion à une valeur inoffensive, mais aussi d'assurer une protection efficace des briques réfractaires 52 de la dite paroi et d'une partie du ciel plus éloignée des brûleurs.
En ajoutant, comme décrit, des gaz refroidis à l'air primaire et à l'air secondaire, on assure, dans le foyer, une température relativement basse conduisant à une excellente combustion. Cette température est inférieure à celle que l'on obtiendrait en mélangeant des gaz refroidis- sants à l'air primaire ou à l'air secondaire seul. De ce fait on peut utiliser un simple foyer en briques réfractaires et éviter les dépenses et les complications que causent les parois refroidies à l'eau.
De plus, en inj ectant des gaz refroidiségalement à travers les ouvertures 90, 91, 96 et 97, on amène les produits de la combustion à une température appropriée avant que ces produits viennent agir sur le réchauffeur. Les sur- faces d'échange thermique sont ainsi protégées contre le surchauffage et l'encrassement par des scories, c'est-à-dire contre le dépôt, sur les tubes, de scories ayant une tem- pérature supérieure à leur point de fusion. On atteint ce résultat sans user, dans le réchauffeur, de dispositifs de refroidissement tels que des faisceaux de tubes à eau.
La presque totalité de la chaleur libérée est acheminée aux faisceaux de tubes réchauffeurs ce qui permet de limiter les dimensions du foyer et du pulvérisateur et de réduire la consommation de charbon, par rapport à la quantité de chaleur transmise par seconde à la vapeur.
En outre, en raison de l'écoulement rapide des gaz sur les tubes du réchauffeur, dû à l'adjonction de gaz recirculés aux produits de combustion frais., l'efficacité
<Desc/Clms Page number 11>
des faisceaux tubulaires du réchauffeur, c'est-à-dire leur taux de transmi ssion de chaleur est élevé., ce qui permet aussi de réduire les dimensions du réchauffeur. Un autre facteur permettant de réduire les dimensions du réchauffeur est la diminution de la chute de température des gaz allant de l'entrée à la sortie des faisceaux tubulaires., grâce à la grande quantité des gaz qui résulte de ce que la tempéra- ture des produits de combustion à l'entrée du réchauffeur à été abaissée à la valeur voulue par l'addition de gaz re- froidis et non par d'autres moyens tels que par exemple un écran de tubes à circulation d'eau.
La quantité de gaz refroidis débités par le venti- lateur 78 est normalement réglée automatiquement par des dispositifsqui dép endent de la température desgaz à l'en- trée dans le réchauffeur, constatée par un thermomètre 98, afin de maintenir cette température en-dessous d'une certaine limite de sécurité.
Pour pouvoir régler à tout instant, par exemple automatiquement comme il vient d'être dit, la quantité des gaz à employer pour diluer les produits de combustion du foyer du réchauffeur, on peut utili ser les regi stres 77, surtout quand le ventilateur 78 tourne à vitesse constante.
Mais on pourrait aussi utiliser le réglage de la vitesse du ventilateur pour régler la quantité de ces gaz. Quelque soit le mode de réglage de la quantité de gaz traversant les ouvertures 90, 91, 96 et 97, il doit s'accompagner d'un réglage approprié des soupapes à pointeau des tubes 92 et d'un réglage du registre 84, afin de maintenir la propor- tion désirée de gaz dans l'air primaire et dans l'air se- condaire.
L'alimentation des brûleurs 53 en charbon pulvérisé est normalement réglée automatiquement de façon à régler
<Desc/Clms Page number 12>
convenablement la température de la vapeur à la sortie du réchauffeur.
La Fig. 4 montre une variante de certaines parties du foyer du réchauffeur suivant la Fig. 3. Dans la construction modifiée, le mélange d'air et de gaz refroidis employé pour refroidir les briques réfractaires du foyer du réchauffeur passe de l'espace 69 à l'extrémité de chauffage du foyer mais, au lieu de servir d'air secondaire, ce mélange entre dans le foyer comme air tertiaire, à travers une rangée d'ouvertures 150 traversant le foyer à l'extrémité de chauffage, entre les brûleurs et le ciel. La proportion de gaz refroidis dans l'air ainsi inj ecté dans le foyer peut être plus grande que dans l'air primaire et est en pratique réglée pour l'être, mais dans ce cas la proportion des gaz refroidis dans l'air secondaire ne doit généralement pas dépasser la proportion des gaz dans l'air primaire.
Pour cette raison, tout l'air secondaire venant de l'espace 73 est sounis au réglage par des registres tels que 74 coopérant avec chacun des brûleurs.
Si la proportion convenabl e de gaz dans l'air admis à travers les ouvertures 150 est dépassée, cela est indiqué par la combustion imparfaite du combustible.
La proportion de gaz froids mélangés à l'air pri- maire ne doit pas dépasser un certain maximum comme déjà expliqué avec référence à l'exemple de construction précé- denment décrit, et ce maximun se détermine par l'observation des conditions de la combustion, la proportion devant être abaissée lorsqu'on constate que la flamme tend à se décoller du brûleur.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention non représentée ici, il est envisagé d'isoler les surfaces qui transmettent la chaleur pour chauffer la vapeur, de Ia chambre dans laquelle les brûleurs débouchent et de prévoir un chemin-ouvert également isolé de' cette chambre, les pro-
<Desc/Clms Page number 13>
duits de combustion empruntant ce chemin pour atteindre les surfaces d'échange thermique. Des gaz refroidis peuvent être inj ectés dans ce chemin ouvert, par exemple à la même extré- mité que celle par laquelle entrent les produits de combus- tion frais, de façon à modérer la température des produits de combustion avant que ceux-ci atteignent les surfaces d'échange thermique.
Un exemple d'une telle construction est représenté sur la Fig. 4 de¯la demande de brevet de marne date, de la mime Demanderesse, intitulée "Perfectionnements aux générateurs de vapeur comportant des réchauffeurs et/ou surchauffeurs à chauffage indépendant".
Certaines caractéristiques ci-dessus décrites, re- latives à la limitation de la température des produits chauds de la combustion allant vers le réchauffeur de vapeur, au moyen de gaz refroidis qui. ont traversé un .échangeur de chaleur commun au foyer d'un générateur de vapeur et au foyer, chauffé indépendamment, du réchauffeur de vapeur, font l'objet de la demande de brevet précitée.
REVENDICATIONS
1) Procédé de chauffage au moyen de combustible pulvérisé du foyer d'un réchauffeur de vapeur d'eau ou d'autres vapeurs, consistant à mélanger à l'air primaire des gaz brûlés à une température sensiblement inférieure à celle du'Foyer, dans une proportion insuffisante pour éteindre la flamme, et à mélanger à une autre quantité d'air combu- rant des gaz brûlés ayant également une température sen'si- blement inférieure à celle du foyer, dans une proportion plus grande que celle des gaz mélangés à l'air primaire, mais encore insuffisante pour affecter dans une mesure appré- ciable la combustion rationnelle du combustible.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.