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Four tubulaire ou analogue pour le chauffage en continu de liquides.
La présente invention concerne les installations connues sous le nom de fours tubulaires pour le chauffage en continu de matières liquides, en particulier de matières sensibles à la chaleur-, telles que goudron, huile de pétrole ou parties de ces matières ou de matières analogues.
Le liquide à chauffer est conduit dans le four tubulaire au travers d'un système de tube chauffé de l'extérieur, de manière adé- quate, par exemple au moyen de brûleur à gaz et air ou de brûleur à poussière de charbon. Il est essentiel que la transmission de chaleur se produise aussi uniformément que possible à tous les points des tubes de chauffage, afin d'éviter des surchauffes locales ou des élévations trop brusques de température.
Pour obtenir un chauffage favorable et uniforme des tubes de chauffe, on est conduit à disposer ceux-ci de telle sorte que la chaleur leur soit transmise soit principalement par radiation seule, soit principalement par convection seulement. Le chauffage simultané par radiation et convection détermine une pénétration trop forte de chaleur, ainsi qu'il a été démontré.
Bien que l'idée de répartir le système tubulaire d'un four tubulaire de la manière indiquée soit
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déjà connue depuis longtemps, on n'a pas encore réussi jusqu'ici de trouver une solution parfaite pour chaque type de construction de four tubulaire, pour laquelle la partie des tubes de chauffe à chauffer principalement par radiation se trouve près du dessus d'une chambre de combustion équipée dans sa zone de fond d'endroits ou points de combustion, tandis que l'autre partie, à chauffer principalement par convection, se trouve dans un espace limité, par rapport à la chambre de combustion, par une paroi séparatrice, la canal d'évacuation des gaz partant de cet espace, ce type de four possède en soi des avantages considérables, particulièrement en ce qui concerne l'encombrement et les frais de construction,
on a bien proposé de réaliser une répartition uniforme de chaleur par l'ajoute de gaz de fumée aux produits de combustion du foyer du four, ce procédé est cependant incommode et est lié à une consommation importante additionnelle d'énergie. On a également proposé d'utiliser aux endroits fortement exposés du système tubulaire, les tubes à chauffer des matières non ou peu sensibles à la chaleur qui sont nécessaires au travail ultérieur des produits chauffés, par exemple à la préparation de vapeur d'eau surchauffée. cependant, cette proposition fait tomber de manière défavorable la capacité, le rendement du four.
Suivant la présente invention, pour les fours tubulaires destinés au chauffage en continu de matières liquides, en particulier de matières sensibles à la chaleur, et dans lesquels une partie du réseau tubulaire de chauffe, à chauffer principalement par radiation, se trouve près du dessus ou couvercle d'une chambre de combustion équipée de points de combustion ou brûleurs dans la zone de fond, tandis que l'autre partie des tubes de chauffe, à chauffer principalement par convection, se trouve dans un espace du four séparé de la chambre de combustion par une paroi intermédiaire, espace duquel part le canal d'évacuation des gaz brûlés, l'ouverture de liaison entre la chambre de combustion et l'espace servant au chauffage par convection est disposée à une certaine distance en-dessous des tubes chauffés prin- cipalement par radiation,
de sorte que le courant de gaz chaud sortant de la zone du bas reste pour la plus grande part en dehors du champ des tubes à chauffer principalement par radiation.
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Suivant une autre caractéristique de l'invention, il est prévu, pour le cas où les tubes à chauffer principalement par radiation s'étendent jusqu'au-dessus de l'espace de four servant au chauffage par convection, da séparer de la chambre à combustion l'espace ser- vant au chauffage par convection, non seulement par une paroi inter- médiaire verticale pourvue d'ouvertures d'échappement des gaz, mais encore par un couvercle intermédiaire transversal à cette paroi, donc en principe horizontal, dans lequel sont prévues une ou plu - sieurs ouvertures de préférence réglables pour l'échappement des gaz.
Enfin, une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que les brûleurs, par exemple à air et gaz, servant au chauffage: sont disposés dans le fond de la chambre de combustion avec une di- rection de combustion (de flamme) sensiblement verticale et sont recouverts de hottes en matière réfractaire à multiples interruptions.
Au dessin annexé, on a représenté en coupe verticale deux for- mes de réalisation de l'objet de l'invention.
Dans l'exemple de réalisation de la fig.l, il est prévu une chambre de combustion 8,délimités par la maçonnerie 1, dans une pa- roi latérale de laquelle est disposé, près du fond 3, un brûleur 4 à air et gaz ou tout autre source convenable de chauffe, près du plafond 5 de la chambre de combustion sont disposées deux rangées de tubes de chauffe 6, horizontaux, qui sont reliés entre eux de telle sorte que le liquide à chauffer peut traverser successivement ces tubes 6.
En face de la paroi renfermant le brûleur 4, il est disposé une paroi intermédiaire 7, qui se prolonge supérieurement par un plafond intermédiaire 8 principalement horizontal. Dans l'espace 9 délimité par la paroi intermédiaire 7 et le plafond 8 sont disposée des tubes de chauffe 10, reliés entre eux da la même manière que les, tubes 6.
La flamme développée en fonctionnement par les brûleurs. 4 s'é- panouit dans la chambre 2, du four et cède ainsi, par radiation, une partie de sa chaleur aux tubes 6 disposés près du plafond 5 de la chambre 2. Les gaz passent alora par une ouverture 11 de la paroi 7 et une ouverture la du plafond 8, dans l'espace 9. Dans cet espace, ces gaz viennent en contact avec les tubes 10 auxquels ils cèdent
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de leur chaleur par convection. Les gaz ainsi refroidis s'échappent finalement par un carneau 13 vers la cheminée.
La disposition des ouvertures d'échappement 11 et 12, ou du plafond intermédiaire 8 est telle que les gaz chauds s'écoulant vers ces ouvertures restent essentiellement hors du champ des tubes de chauffe 6. On peut agir sur l'écoulement de ces gaz par le déplacement d'un registre 14 intéressant le passage 12. Il peut être rationnel de prévoir dans la paroi intermédiaire 7 plusieurs ouvertures de sortie des gaz, à différentes hauteurs, ainsi que des moyens pour obturer au choix une ou plusieurs de ces ouvertures, on peut ainsi agir également sur le courant de gaz dans la chambre 2 de manière qu'il ne se produise pas de transmission notable de chaleur par convection aux tubes de chauffe 6.
Les tubes de chauffe 10 sont protégés efficacement contre toute transmission de chaleur par radiation, grâce à la paroi intermédiaire 7 et au plafond 8. on peut éventuellement prévoir aux ouvertures 11 et 12 de sortie des gaz des moyens pour empêcher l'entrée des rayons calorifiques dans l'espace 9.
Dans la forme de réalisation de la fig.2, l'espace de four 20 qui reçoit les tubes 21 à chauffer principalement par convection est disposé latéralement à la chambre de combustion 22. Le chauffage se fait ici à partir des brûleurs 23, disposés dans le fond 24 de la chambre de combustion, avec une direction verticale des f lammes. Les brûleurs 23 sont accessibles par l'espace 25 de la fondation, dans lequel on peut circuler. Les brûleurs sont recouverts, vers la chambre de combustion, par des hottes 26 possédant plusieurs ouvertures 27 pour le passage des gaz de combustion. Les hottes 26 sont en matière réfractaire. Par cette disposition des brûleurs, on obtient une transmission par radiation spécialement uniforme aux tubes 28 montés près du plafond 29 de la chambre de combustion 22.
L'ouverture 30 de sortie des gaz se trouve également, dans cette forme de réalisation,à un écartement suffisant en-dessous des tubes 28 à chauffer par radiation, de sorte que ces tubes 28 se trouvent pratiquement hors d'atteinte du courant de gaz, on peut, tout comme dans l'exemple de la fig.l, prévoir éventuellement dans la paroi sépa-
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ratrice 31 des ouvertures de sortie des gaz à des niveaux différents et susceptibles d'être obturées de manière réglable.
Les gaz brûlés quittent l'espace 2.0 par la carneau 32.
REVENDICATIONS.
1. Four tubulaire ou analogue pour le chauffage en continu de matières liquides, en particulier de matières sensibles à la chaleur, telles que goudron, dans lequel une partie des tubes de chauffe à chauffer principalement par radiation se trouve près du plafond d'une chambre de combustion équipée dans sa zone inférieure de brûleurs ou autres sources de chauffe, tandis que l'autre partie des tubes.,à chauffer principalement par convection, se trouve dans un espace séparé de la chambre de combustion par une paroi intermédiaire, et duquel part le canal d'échappement des gaz, caractérisé en ce que l'ouverture qui fait communiquer cette chambre de combustion et l'espace servant au chauffage par convection est disposée à une distance en-dessous des tubes chauffés principalement par radiation,
telle que le courant de gaz chaud partant du fond de la chambre de combustion reste essentiellement hors de contact avec les tubas à chauffer principalement par radiation.
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Tube furnace or the like for the continuous heating of liquids.
The present invention relates to installations known under the name of tube furnaces for the continuous heating of liquid materials, in particular heat-sensitive materials, such as tar, petroleum oil or parts of these materials or similar materials.
The liquid to be heated is conveyed into the tube furnace through an externally heated tube system, suitably, for example by means of a gas and air burner or a coal dust burner. It is essential that the heat transfer occurs as uniformly as possible at all points of the heating tubes, in order to avoid local overheating or too sudden rises in temperature.
In order to obtain favorable and uniform heating of the heating tubes, it is necessary to arrange them in such a way that the heat is transmitted to them either mainly by radiation alone, or mainly by convection only. Simultaneous heating by radiation and convection causes too much heat penetration, as has been demonstrated.
Although the idea of distributing the tubular system of a tube furnace in the manner indicated is
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already known for a long time, it has not yet been possible to find a perfect solution for every type of tube furnace construction, where the part of the heating tubes to be heated mainly by radiation is located near the top of a combustion chamber equipped in its bottom zone with places or points of combustion, while the other part, to be heated mainly by convection, is located in a limited space, with respect to the combustion chamber, by a dividing wall, the gas evacuation channel starting from this space, this type of furnace in itself has considerable advantages, particularly as regards the size and construction costs,
it has been proposed to achieve a uniform heat distribution by adding flue gas to the combustion products of the furnace hearth, this process is however inconvenient and is linked to a significant additional consumption of energy. It has also been proposed to use at highly exposed places of the tubular system, the tubes to be heated, materials not or not very sensitive to heat which are necessary for the subsequent work of the heated products, for example for the preparation of superheated steam. however, this proposal adversely drops the capacity, the efficiency of the furnace.
According to the present invention, for tube furnaces intended for the continuous heating of liquid materials, in particular heat-sensitive materials, and in which part of the tubular heating network, to be heated mainly by radiation, is located near the top or cover of a combustion chamber equipped with combustion points or burners in the bottom zone, while the other part of the heating tubes, to be heated mainly by convection, is in a space of the furnace separate from the combustion chamber by an intermediate wall, the space from which the flue gas discharge channel leaves, the connecting opening between the combustion chamber and the space used for convection heating is arranged at a certain distance below the main heated tubes. mainly by radiation,
so that the hot gas stream leaving the bottom zone remains for the most part outside the field of the tubes to be heated mainly by radiation.
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According to another characteristic of the invention, provision is made, in the case where the tubes to be heated mainly by radiation extend to the top of the furnace space used for heating by convection, to separate from the chamber. combustion the space used for heating by convection, not only by a vertical intermediate wall provided with gas exhaust openings, but also by an intermediate cover transverse to this wall, therefore in principle horizontal, in which are provided one or more openings preferably adjustable for the exhaust of gases.
Finally, another characteristic of the invention consists in that the burners, for example with air and gas, serving for heating: are arranged in the bottom of the combustion chamber with a substantially vertical combustion (flame) direction and are covered with multiple-break refractory hoods.
In the accompanying drawing, two embodiments of the object of the invention have been shown in vertical section.
In the embodiment of fig.l, there is provided a combustion chamber 8, delimited by the masonry 1, in a side wall of which is arranged, near the bottom 3, an air and gas burner 4. or any other suitable source of heating, near the ceiling 5 of the combustion chamber are arranged two rows of heating tubes 6, horizontal, which are interconnected so that the liquid to be heated can successively pass through these tubes 6.
Opposite the wall enclosing the burner 4, there is an intermediate wall 7, which is extended at the top by a mainly horizontal intermediate ceiling 8. In the space 9 delimited by the intermediate wall 7 and the ceiling 8 are arranged heating tubes 10, connected to each other in the same way as the tubes 6.
The flame developed during operation by the burners. 4 spreads out into chamber 2 of the furnace and thus transfers, by radiation, part of its heat to the tubes 6 placed near the ceiling 5 of chamber 2. The gases pass through an opening 11 of the wall 7. and an opening 1a of the ceiling 8, in the space 9. In this space, these gases come into contact with the tubes 10 to which they yield.
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of their heat by convection. The gases thus cooled finally escape through a flue 13 to the chimney.
The arrangement of the exhaust openings 11 and 12, or of the intermediate ceiling 8 is such that the hot gases flowing towards these openings remain essentially outside the field of the heating tubes 6. It is possible to act on the flow of these gases by the movement of a register 14 affecting the passage 12. It may be rational to provide in the intermediate wall 7 several gas outlet openings, at different heights, as well as means for optionally closing one or more of these openings, one can thus also act on the gas flow in the chamber 2 so that there is no significant transmission of heat by convection to the heating tubes 6.
The heating tubes 10 are effectively protected against any transmission of heat by radiation, thanks to the intermediate wall 7 and the ceiling 8. it is optionally possible to provide at the openings 11 and 12 for the outlet of the gases means to prevent the entry of heat rays. in space 9.
In the embodiment of FIG. 2, the furnace space 20 which receives the tubes 21 to be heated mainly by convection is disposed laterally to the combustion chamber 22. The heating takes place here from the burners 23, arranged in the bottom 24 of the combustion chamber, with a vertical direction of the flames. The burners 23 are accessible through the space 25 of the foundation, in which one can circulate. The burners are covered, towards the combustion chamber, by hoods 26 having several openings 27 for the passage of the combustion gases. The hoods 26 are made of refractory material. By this arrangement of the burners, a specially uniform radiation transmission is obtained to the tubes 28 mounted near the ceiling 29 of the combustion chamber 22.
The gas outlet opening 30 is also, in this embodiment, at a sufficient distance below the tubes 28 to be heated by radiation, so that these tubes 28 are practically beyond the reach of the gas stream. , we can, just as in the example of fig.l, possibly provide in the separate wall
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ratrice 31 of the gas outlet openings at different levels and capable of being closed in an adjustable manner.
The burnt gases leave space 2.0 through flue 32.
CLAIMS.
1. Tube furnace or the like for the continuous heating of liquid materials, in particular heat-sensitive materials, such as tar, in which a part of the heating tubes to be heated mainly by radiation is located near the ceiling of a chamber combustion chamber equipped in its lower zone with burners or other heating sources, while the other part of the tubes, to be heated mainly by convection, is located in a space separated from the combustion chamber by an intermediate wall, and from which starts the gas exhaust channel, characterized in that the opening which communicates this combustion chamber and the space used for heating by convection is arranged at a distance below the tubes heated mainly by radiation,
such that the stream of hot gas leaving the bottom of the combustion chamber remains essentially out of contact with the tubas to be heated mainly by radiation.