<Desc/Clms Page number 1>
"Echangeur da chaleur, chauffau poussier de charbon, pour le chauffage intensif de gaz ou vapeurs"
Dans les installations de chauffaga au poussier de charbon, il faut éviter que des scories à l'état liquide ou pâteux n'atteignent les carneaux des gaz chauds, où elles peuvent se déposer sur des tubes et donner lieu à des obstructions. Dans les chaudières chauffées au poussier de charbon, par exemple, on enlève déjà tant de chaleur aux gaz chauds dans la chambre de combustion, que leur température descend au-dessous de la température de durcissement des scories, avant leur entrée dans les faisceaux de tubes.
Lorsqu'il ne s'agit toutefois pas de générateurs de vapeur, mais d'installations pour le chauffage de gaz et vapeurs, par exemple de réchauffeurs d'air, de surchauffeurs de vapeur ou analogues, il n'est généralement pas possible d'équiper la chambre de combustion de surfaces de chauffe pour y soustraire utilement une partie appréciable de la chaleur, étant donné que des tubes traversés par des gaz et vapeurs ne peuvent pas être refroidis, par suite de la faible transmission de chaleur de ces substances, dans une masure suffisante pour les mettre à l'abri des destructions provoquées par la forte chaleur de rayonnement dans la chambre de combustion..
C'est également la raison pour laquelle le poussier de charbon n'est utilisé que dans des cas exceptionnels pour des réchauffeurs d'air et des surchauffeurs de vapeur, la préférence étant donnée aux foyers à grille, tandis qu'on travaille alors encore généralement avec de grands excès d'air, qui réduisent sensiblement le rendement de l'installation.
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention concerne un échangeur de enaleur pour le chauffage intensif de gaz et vapeurs, par exemple des réchauffeurs d'air, des surchauffeurs de vapeur ou analogues, qui peut être chaufféau poussier de cnarbon, grâce au faitque, après la fin de la combustion, des gaz d'échappement retournés sont mélan- gés aux gaz de combustion, par suite de quoi ces gaz de combustion sont refroidis à un point tel que les scories durcissent en majeure partie et se précipitent sous forme de poussière, avant que le mélange gazeux n'entre dans les faisceaux de tubes.
Le retour de gaz ne modifie pas le rendement du foyer, qui est seulement influencépar la grandeur de l'excès d'airutilisé, mais, par contre, la cnute de température entre la gaz chaud et la substance à chauffer diminue. Les surfaces de chauffe de l'installation doivent donc être agrandies en conséquence.
La. réduction de la chute de température peut maintenant être plus que compenses, si l'installation est construite et fonctionne conformément au procédé Velox, c'est-à-dire si l'on utilise un foyer à pression at des vitesses très élevées des gaz chauds, au lieu d'un foyer à pression atmosphérique. La chute de pression pour la pression plus élevée des gaz chauds et les grandes vitesses des gaz chauds, est engendrée par un compresseur qui est actionné par une turbine à gaz dont l'agent moteur est constitué par les gaz chauds mêmes.
Le rendement de l'installation reste donc également indépendant de la valeur de la pression utilisée pour réduire la grandeur des surfaces de chauffe.
Le dessin annexé montre le schéma d'une installation suivant l'invention, notament une installation à foyer sous pression.
1 désigne la chambre de combustion, dans laquelle le poussier (le charbon, qui est par exemple préparé dans un broyeur à chocs 2, est brûle, pour être ensuite mélangé avec des gaz d'échappaient, dans la chambre de mélange 3 raccordée à la chambre 1.
Les gaz chauds, qui sont approximativement refroidis à la température de durcissement des scories, c'est-à-dire 900 à 11000 selon la qualité des scories, arrivent en 4 dans l'échangeur de chaleur 5,6 et, de là, dans la turbine à gaz 7. La turbine à gaz entraîne un compresseur 8, qui fournit aussi .bien l'air de transport et de broyage pour le broyeur à chocs 2, que l'air secondaire pour la chambre de combustion, Envue de la mise en marche, le groupe de charge est pourvu d'un moteur 9 qui travaille, dans l'état permanent, comme génératrice,
puisque la turbine à gaz peut fournir sensiblement plus de puissance que n'en exige le compresseur 8.
A l'aide de l'énergie électrique produite, on actionne le moteur
<Desc/Clms Page number 3>
pour la soufflerie 10 panr le retour das gaz d'échappement, ainsi que le compresseur 11 pour l'air du broyeur, par lequel l'air préalablement comprimé dans le compresseur 8 est porté, à la pression requise dans le broyeur. Les scories séparées dans la chambre de mélange, sont évacuées en 12. Une partie des scoriss est entraînée à l'état de fine poussière par les gaz chauds et peut encore être séparée, avant l'entrée de'la turbine gaz, dans un séparateur spécial 13.
Pour le réglage de l'installation et l'observation exacte. de la température à laquelle doit être chauffée la substance (par exemple de l'air, de la vapeur ou analogues) qui entre en 14 et sort en 15, on peut modifier aussi bien la quantité de poussier de charbon que la quantité de gaz d'échappement devant être retournée- La quantité de gaz d'échappement permet avant tout de contrôler avec précision la température du mélange de gaz chauds, de sorte qu'une surchauffe des tubes de l'échangeur de chaleur est évitée dans une large mesure.
La quantité de gaz d'échappement devant être retournée atteint généralement 11/2 à 21/2 fois plus que la. quantité de gaz frais. Cette importante augmentation de volume permet, également pour de fortes pressions de charge et de grandes vitesses des gaz chauds, de prévoir de grandes distances de tube, à tube, de manière à éviter les obstructions par de la poussière de scories et, avant tout, par la formation de voûtes entre les tubes.
Par ailleurs, la forte densité et les grandes vitesses de l'agent de chauffe donnent toutefois lieu à des transmissions thermiques spécifiques tellement grandes que les débits de chaleur par m2 de surface de chauffe deviennent très grands,, malgré la chute réduite de température* L'ensemble des surfaces de chauffe devient relativement faible, ce qui est d'autant plus important que les températures des parois des tubes., qui se produisent lors d'un chauffage intensif, exigent la construction en matières coûteuses..
Les gaz d'échappement qui quittent la turbine à gaz en 16, peuvent encore être utilisés dans un réchauffeur, par exemple pour la substance à chauffer même, ou bien pour le réchauffage d'eau, dans. la cas de surchauffeurs de vapeur. On pourrait toutefois aussi les amener à d'autres installations, par exemple des chaudières à vapeur, dans le but de leur utilisation.
Afin de réaliser un plus'faible rapport de compression pour la soufflerie de retour,les gaz devant être retournés peuvent être soutirés par exemple en 17 et être amenés à la température requise
<Desc/Clms Page number 4>
pour le mélange, à l'aide d'un échangeur de chaleur spécial 18, qui offre peu de résistance.
REVENDICATIONS.
1 - Echangeur de chaleur pour le chauffage intensif de gaz et de vapeurs, caractérisé en ce que l'échangeur fonctionne au poussier de charbon et en ce que des gaz d'échappement retournés sont mélangés aux gaz de combustion en quantité telle que les gaz de combustion soient refroidis à un point tel que les scories entraînées par ces gaz puissent se durcir en majeure partie et se précipiter sous forme de poussière, avant que le mélange gazeux n'entre dans les faisceaux de tubes de l'échangeur de chaleur.
<Desc / Clms Page number 1>
"Heat exchanger, heating with coal dust, for the intensive heating of gases or vapors"
In coal dust heating installations, it is necessary to prevent slag in a liquid or pasty state from reaching the hot gas flues, where they can settle on tubes and give rise to obstructions. In boilers heated with coal dust, for example, so much heat is removed from the hot gases in the combustion chamber, that their temperature drops below the temperature at which the slag hardens, before they enter the tube bundles. .
Where, however, it is not a question of steam generators, but of installations for heating gases and vapors, for example air heaters, steam superheaters or the like, it is generally not possible to equipping the combustion chamber with heating surfaces in order to usefully remove an appreciable part of the heat therefrom, since tubes through which gases and vapors pass cannot be cooled, owing to the low heat transmission of these substances, in a hut sufficient to protect them from destruction caused by the strong radiant heat in the combustion chamber.
This is also the reason why charcoal dust is only used in exceptional cases for air heaters and steam superheaters, preference being given to grate fireplaces, while we then generally still work with large excess air, which significantly reduce the efficiency of the installation.
<Desc / Clms Page number 2>
The present invention relates to an enaleur exchanger for the intensive heating of gases and vapors, for example air heaters, steam superheaters or the like, which can be heated with carbon dust, thanks to the fact that, after the end of the combustion. , returned exhaust gases are mixed with the combustion gases, whereby these combustion gases are cooled to such an extent that the slag mostly hardens and precipitates as dust, before the gas mixture does not enter the tube bundles.
The gas return does not modify the efficiency of the furnace, which is only influenced by the magnitude of the excess air used, but, on the other hand, the temperature rise between the hot gas and the substance to be heated decreases. The heating surfaces of the installation must therefore be enlarged accordingly.
The reduction in the temperature drop can now be more than compensated, if the plant is built and operated according to the Velox process, i.e. if a pressure furnace is used at very high flow speeds. hot gases, instead of a fireplace at atmospheric pressure. The pressure drop for the higher pressure of the hot gases and the high velocities of the hot gases is caused by a compressor which is driven by a gas turbine whose motive force is the hot gases themselves.
The efficiency of the installation therefore also remains independent of the value of the pressure used to reduce the size of the heating surfaces.
The appended drawing shows the diagram of an installation according to the invention, in particular a pressurized hearth installation.
1 designates the combustion chamber, in which the dust (the coal, which is for example prepared in an impact crusher 2, is burned, to be then mixed with escaping gases, in the mixing chamber 3 connected to the Room 1.
The hot gases, which are approximately cooled to the slag hardening temperature, i.e. 900 to 11000 depending on the quality of the slag, arrive at 4 in the heat exchanger 5,6 and, from there, in the gas turbine 7. The gas turbine drives a compressor 8, which also supplies the conveying and crushing air for the impact crusher 2 as well as the secondary air for the combustion chamber. in operation, the load group is provided with a motor 9 which works, in the permanent state, as a generator,
since the gas turbine can deliver significantly more power than the compressor 8 requires.
Using the electrical energy produced, the motor is activated
<Desc / Clms Page number 3>
for the blower 10 panr the return das exhaust gas, as well as the compressor 11 for the air of the crusher, by which the air previously compressed in the compressor 8 is brought to the required pressure in the crusher. The slag separated in the mixing chamber is discharged at 12. Part of the slag is entrained in the state of fine dust by the hot gases and can still be separated, before the entry of the gas turbine, in a separator. special 13.
For installation adjustment and exact observation. of the temperature to which the substance (for example air, steam or the like) which enters at 14 and exits at 15 is to be heated, both the quantity of coal dust and the quantity of gas d Exhaust to be returned- The amount of exhaust gas above all allows to precisely control the temperature of the hot gas mixture, so that overheating of the heat exchanger tubes is avoided to a large extent.
The amount of exhaust gas to be returned is usually 11/2 to 21/2 times more than the. amount of fresh gas. This significant increase in volume makes it possible, also for high load pressures and high hot gas speeds, to provide long distances from tube to tube, so as to avoid obstructions by slag dust and, above all, by the formation of arches between the tubes.
Furthermore, the high density and the high speeds of the heating agent however give rise to specific thermal transmissions so great that the heat flows per m2 of heating surface become very large, despite the reduced drop in temperature * L The whole of the heating surfaces becomes relatively small, which is all the more important as the temperatures of the walls of the tubes, which occur during intensive heating, require construction in expensive materials.
The exhaust gases which leave the gas turbine at 16 can still be used in a heater, for example for the substance to be heated itself, or for water heating, in. the case of steam superheaters. However, they could also be taken to other installations, for example steam boilers, for the purpose of their use.
In order to achieve a lower compression ratio for the return blower, the gases to be returned can be withdrawn for example at 17 and brought to the required temperature.
<Desc / Clms Page number 4>
for mixing, using a special heat exchanger 18, which offers little resistance.
CLAIMS.
1 - Heat exchanger for the intensive heating of gases and vapors, characterized in that the exchanger operates on coal dust and in that the returned exhaust gases are mixed with the combustion gases in a quantity such that the combustion gases combustion are cooled to such an extent that the slag entrained by these gases can harden for the most part and precipitate out as dust, before the gas mixture enters the tube bundles of the heat exchanger.