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AKTIENGESELLSCHAFT FUR TECHNISCHE STUDIEN,
ZUERICH (Suisse).
Echauffeur tubulaire de gaz. Convention internationale: Demande de brevet déposée en Suisse le 28 Mai 1945.
L'invention concerne un échauffeur tubulaire de gaz destiné notamment à des installations thermiques de force motrice dans lesquelles un fluide de travail gazeux, de préférence de l'air, doit être porté à une température plus élevée par un apport indirect de chaleur de l'extérieur.
Dans des échauffeurs de ce genre, le fluide de travail doit être chauffé à 600 -700 C et même davantage, auquel cas la température du foyer atteint une valeur élevée correspondante. Si donc on doit brûler dans l'échauffeur des combustibles contenant des scories, du charbon pulvérisé par exemple, des particules de scories liquides
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risquent de rester adhérentes aux tubes de chauffage très chauds, ce qui est extrêmement indésirable, car cela peut conduire en peu de temps à de fortes accumulations de scories dans le foyer, Les tubes de chauffage doivent aussi être protégés contre la chaleur rayonnante des gaz du foyer ;
a déjà proposé à cet effet de ramener dans le foyer une partie des gaz de combustion de manière que ceux-ci con- stituent une couche refroidissante entre les gaz du foyer et les tubes de chauffage.
L'invention a pour objet de permettre de nouvelles amélio- rations à cet égard, en faisant pénétrer dans le foyer les gaz de combustion ramenés, au moins aux endroits du foyer les plus chauds et les plus exposés, à travers des passages ménagés entre les tubes de l'échauffeur. On arrive par là à ce résultat que les gaz de com- bustion déjà refroidis, pénétrant par les dits passages,chassent des tubes les particules de scories pâteuses ou même fluide et les refroidissent, en outre, jusqu'au dessous de leur point de fusion, de sorte qu'elles se solidifient et qu'en aucun cas de la scorie liquide ne puisse se figer sur les tubes. L'application de l'inven- tion est donc indiquée lorsque le combustible brûlé dans le foyer donne lieu à la production de composants solides ou liquides (soit, par exemple, de sable quand on brûle des gaz de hauts-fourneaux).
Les gaz de combustion pénétrant par les passages maintiennent, de même, la flamme écartée des tubes, de sorte qu'aucune flammèche ne peut venir toucher les tubes. La couche de gaz de combustion qui, du fait de ses teneurs en acide carbonique et en eau, offre une bonne protection contre le rayonnement, ne peut tourbillonner sous l'effet de la turbulence des gaz de la combustion ni être surchauffée, ni être emportée en aucun endroit du foyer, car elle se renouvelle con- stamment à la surface de chauffe.
D'autre part, la nouvelle disposition selon l'invention permet d'étatlir un équilibre entre la température des parois des tubes et l'apport calorifique, par le fait que les parties froides des tubes, c'est-à-dire leurs faces opposées à la flamme, sont chauffées par les gaz de combustion ramenés dans le foyer, @
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tandis qu'au contraire, les parties chaudes des tubes sont refroidies.
De plus, la chambre de combustion ne doit être protégée que contre la température des gaz de combustion ramenés dans le foyer, et des parties de parois de cette chambre qui sont, par hasard, exposées au rayonnement et échauffées, sont refroidies par les gaz de combustion ramenés dans le foyer.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple et sous une forme simplifiée, un mode de réalisation de l'objet de l'invention; dans ce dessin, la fig. 1 représente un échauffeur de gaz, dans lequel le fluide de travail à échauffer traverse, en deux courants parallèles entre eux, une partie de l'échauffeur chauffée par rayonne- ment et une autre partie chauffée par contact, le courant tra- versant la partie chauffée par rayonnement étant de même sens que le courant des gaz du foyer et le courant qui traverse la partie chauffée par contact étant de sens inverse de ce- lui des gaz du foyer ; la fig. 2 représente une coupe par la ligne II-II de la fig. 1, dans laquelle, pour plus de simplicité, les parties de l'échauf- feur situées au-dessous de cette section n'ont pas été figurées.
Dans ces figures, 1 désigne le foyer, c'est-à-dire la chambre de combustion d'un échauffeur A chauffé avec du charbon pulvérisé, d'une installation thermique de force motrice dont le reste n'est pas représenté. Dans cette installation, de l'air faisant office de fluide de travail parcourt un circuit, au cours duquel il est amené à une pression plus élevée dans au moins un compresseur, ensuite chauffé indirectement dans l'échauffeur A par un apport de chaleur de l'extérieur, et puis détendu dans au moins une turbine qui fournit de la puissance aussi bien au compresseur qu'à un récepteur de puissance utile. De l'air est amené par une conduite 2 pour la combustion du charbon pulvérisé.
Cet air de combustion est porté à la température voulue dans un réchauffeur 4 qui est chauffé par les gaz de combustion
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sortant de l'échauffeur A, et il arrive ensuite, par une conduite 3, dans la conduite 2. La chambre de combustion 1 est garnie de tubes 5 quj sont parcourus par une partie de l'air du circuit qui doit être chauffé. Une partie de la chaleur contenue dans les gaz du foyer est cédée à ces tubes 5 de la chambre de combustion 1, principalement par rayonnement. Sortant de la chambre de combustion 1, les gaz de chauffage passent dans une deuxième chambre 6 où est disposé un système de chauffage 7 auquel les gaz de chauffage cèdent de la chaleur par contact.
L'air à chauffer dans l'échauffeur A arrive par une conduite 8 et se divise au point 9 en deux courants parallèles entre eux, dont l'un parcourt les tubes 5 dans le même sens que les gaz de chauffage et l'autre traverse le système de chauffage 7 en sens inverse des gaz de chauffage, Les deux courants parallèles ainsi chauffés se réunissent de nouveau au point 10, où ils passent dans une conduite 11 qui constitue aussi un élément du circuit que doit parcourir l'air chauffé comme on vient de l'exposer. Une partie des gaz sortant de la chambre 6, c'est-à-dire ce qu'on appelle ordinairement gaz de combustion, passe dans une conduite 12 dans laquelle est disposée une soufflante 13 qui renvoie cette partiede gaz de combustion dans le foyer 1.
Le reste des gaz de combustion débouche à l'air libre après avoir traversé la chambre 14 dans laquelle est disposé le réchauffeur 4 mentionné plus haut.
Les tubes 5 qui garnissent le foyer 1 sont disposés de manière à laisser des passages libres 15 entre eux. Les gaz de combustion refoulés par la soufflerie 13 pénètrent dans le foyer 1 par ces intervalles 15 en chassant des tubes 5 les particules de scories qui s'y trouvent, comme cela est indiqué à la fig. 2.
Au lieu de ménager, comme cela est indiqué, un passage auprès de chaque tube pour y refouler des gaz de combustion, on peut aussi les ménager seulement entre des groupes constitués par deux ou plusieurs tubes.
Pour maintenir les passages nécessaires entre les tubes ceux-ci peuvent, en cas de nécessité, être immobilisés dans leurs positions respectives par des supports-entretoises ou être fixés contre la
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paroi du foyer. Dans certains cas ces tubes peuvent aussi être reliés les uns aux autres.
Il n'est pas nécessaire que les passages entre les tubes de chauffage s'étendent sur toute la longueur de ceux-ci, car il peut déjà suffire que des gaz de combustion ramenés dans le foyer y pénètrent entre les tubes au moins aux endroits de l'échauffeur les plus chauds et les plus exposés.
L'invention est applicable à toute disposition et à toute position des tubes dans le foyer. La disposition et la direction de la flamme dans le foyer sont également sans importance pour l'essentiel de l'invention. L'invention est aussi applicable quand il ne s'agit que de tenir la flamme éloignée des tubes.