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PERFECTIONNEMENTS AUX BOILERS A VAPEUR A CIRCULATION FORCEECHAUFFES
PAR DES GAZ PERDUS.
La présente invention a trait à des boilers à vapeur à recircu- lation forcée dans lesquels l'écoulement de 1-'eau est maintenu par une pompe de circulation qui fait circuler l'eau du boiler à la température de la sa- turation dans des éléments tubulaires chauffés.
La chaleur perdue contenue dans les gaz perdus provenant de fours industriels et analogues de toutes espèces ou les gaz d'échappement provenant de moteurs à combustion interne ou de turbines à gaz est employée à chauffer les surfaces du boiler et l'in- vention a"pour objet de présenter des perfectionnements aux méthodes de construction et des dispositifs destinés à en assurer la simplicité et qui résultent en une diminution des prix de revient de la fabrication, une amé- lioration de l'entretien et un rendement augmenté, dû à une réduction de la résistance à l'écoulement des gaz perdus.
L'invention consiste en un boiler à vapeur à recirculation for- cée, chauffé par des gaz perdus.. boiler dont l'enveloppe a une section trans- versale carrée ou sensiblement carrée dans la direction de l'écoulement des gaz et dont la surface chauffante est constituée par des éléments tubulaires parallèles, qui sont reliés à chaque extrémité à des collecteurs d'entrée et de sortie disposés en dehors du parcours des gaz, chaque élément tubu- laire étant courbé pour aller et revenir perpendiculairement à la direction de 1-'écoulement des gaz et étant situé dans un ou deux plans parallèles voi- sins, s'étendant dans la direction de 1-'écoulement des gaz et les éléments tubulaires étant portés par l'enveloppe du boiler.
Les collecteurs d'entrée et de sortie auxquels les éléments tu- bulaires sont attachés sont comparativement courts et ils sont disposés l'un immédiatement au-dessus de l'autre, près de l'extrémité inférieure du banc de tubes, ou bien ils sont séparés et situés près des extrémités inférieure et supérieure du banc de tubes.
L'invention est illustrée à titre d'exemple dans les dessins annexés.
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La fig. 1 représente une élévation frontale du boiler, partiel- lement en section le long de la ligne C-C de la figure 2.
La figure 2 représente une élévation latérale en section.
La figure 3 représente une élévation latérale.
La figure 4 représente une section le long de la ligne A-A de la figure 20
La figure 5 représente une section le long de la ligne B-B de la figure 2.
Il est maintenant fait référence à la figure 2; les éléments tubulaires 1, qui sont recourbés pour aller et revenir transversalement par rapport au parcours des gaz, partent du collecteur inférieur ou d'entrée 2, et, lorsqu'ils atteignent le sommet du banc des tubes, la branche supérieu- re de Isolément est déviée pour se prolonger d'une manière semblable vers le bas, dans un ,plan parallèle et immédiatement voisin à la partie. montante de l'élément. Le parcours de la moitié descendante de l'élément est déca- lé en chicane par rapport au parcours de la moitié ascendante. Les éléments débouchent dans le collecteur supérieur ou de sortie 3. En certains points de l'élément, le pas entre les branches successives est augmenté de manière à créer un espace ou l'on place un tirant intérieur 27 reliant les envelop- pes latérales.
En ces points, des ouvertures sont prévues dans les envelop- pes latérales'pour permettre d'y introduire des souffleurs ou des râcleurs de suie portatifs aux fins de nettoyage de la surface chauffante. Les col- lecteurs 2 et 3 forment un assemblage simple du fait qu'ils sont joints entre eux par la soudure autogène comme il est montré en 4, des plats em- boutis 5 servant à attacher l'assemblage à l'enveloppe. Des plaques de support embouties 6 sont soudées à chaque extrémité des collecteurs et at- tachées de manière adéquate aux enveloppes latérales. De cette façon, mis à part les joints hermétiques à pression formés, les deux enveloppes laté- rales sont rigidement liées entre elles à l'avant amovible du boiler.
Si on le préfère, le collecteur de sortie 3 est disposé légè- rement au-dessus du rang supérieur d'éléments tubulaires et, dans ce cas, chaque élément débouche dans le collecteur lorsqu'il atteint le rang supé- rieur, au lieu de se décaler et de redescendre, par suite de quoi chaque élément forme dans son entièreté un seul plan au lieu de deux plans parallè- les voisins, comme il est montré. Lés éléments tubulaires 1 sont portés à chaque extrémité par des plats 7, fixés par soudure autogène ou tout au- tre moyen adéquat à la tête de chaque courbe des méandres successifs ou aux courbes de deux éléments simples disposés dans des plans voisins. Les plats de support sont attachés de manière adéquate en 8 et 9, directement à l'enveloppe du boiler, à 1?arrière et à l'avant du boiler.
Les plats 7, soudés aux têtes des courbes des tubes et leurs supports et attaches 8,9 servent aussi à éliminer les vibrations des éléments tubulaires lorsque ces dernières peuvent se produire par suite des conditions du fonctionnement,
L'enveloppe du boiler consiste en deux plaques latérales 13 et en une plaque arrière 14, jointes entre elles de manière permanente par la soudure autogène le long de toute la longueur de leurs bords contigus, les coins étant renforcés à l'intérieur par des cornières adéquates 15, soudées aux plaques contigûes. Les plaques latérales sont renforcées sur leurs bords verticaux avant par des cornières extérieures 16 qui servent en même temps de brides destinées à recevoir la plaque avant amovible 17.
Des bri- des supérieure et inférieure 18 sont prévues pour le montage des cônes de sortie et d'entrée, 25 et 26, sur les deux côtés et à l'arrière du boiler; des brides 19 et 20 sont prévues à la base et au sommet de l'avant du boiler dans le même but et en tant que tirants permanents destinés aux plaques la- térales du boilerp disposés à l'avant amovible du boiler. L'enveloppe est en outre renforcée par des plats épais 21, soudés aux enveloppes et formant des nervures continues autour des deux côtés et de 1?arrière de l'enveloppe.
La plaque avant amovible 17 du boiler est pourvue de plats de renforcement 22 semblables, disposés de manière qu'avec les plats 21, auxquels ils sont
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attachés, ils constituent des bandes de renforcement continues autour de l'en- tièreté du boiler. Les panneaux ainsi formés entre les plats de renforce- ment sur tous les côtés du boiler sont en outre-renforcés par des entretoises diagonales-24 et les enveloppes latérales sont jointes entre elles, à l'inté- rieur, à certains intervalles, par des tirants tubulaires 27. Le cône infé- rieur ou d'entrée 26 est pourvu de deux ou de quatre chaises forgées owautres chaises adéquates, destinées à supporter l'ensemble du boiler.
Des portes d'accès 28 sont disposées des deux côtés du boiler et donnent accès à l'espa- ce situé entre le cône d'entrée et le rang inférieur de surfaces chauffantes du boiler. D'autres ouvertures sont prévues dans les enveloppes latérales au sommet du boiler, entre le cône de sortie et le rang supérieur de surfa- ces chauffantes du boiler, ou dans le cône de sortie, comme il est montré en 29. En outre, de petites ouvertures obturales peuvent être prévues dans les deux enveloppes latérales pour Inobservation de l'état des surfaces chauffan- tes du boiler et pour permettre 1 introduction de souffleurs de suie portables et d'autres engins, aux fins de nettoyage.
Les deux cotés et l'arrière du boiler sont protégés de manière adéquate contre les pertes de chaleur par le calorifuge 31, enveloppé de pla- ques 32; Pavant amovible du boiler est semblablement isolé et protégé par le calorifuge 33 et des plaques 34. Deux organes tubulaires 35 sont diapo= sés immédiatement en=dessous du rang inférieur de la surface chauffante du boiler pour porter les éléments du boiler pendant le retrait et le remplace- ment et servent en même temps de tirants intérieurs destinés aux enveloppes latérales.
Les éléments tubulaires 1 sont joints aux collecteurs 2 et 3 par la soudure autogène et lorsqu'on désire remplacer un ou plusieurs éléments, on les coupe à proximité de 36 et les nouveaux éléments, appareillés d'avan- ce, sont installés et soudés en place, Dans les cas où un boiler à recircu- lation forcée selon 1 invention doit fonctionner en parallèle avec un boiler à recirculation forcée chauffé à feu direct, les deux boilers étant alimen- tés en eau par une pompe de circulation commune, un orifice est prévu en un point adéquat du tuyau alimentant en eau le boiler chauffé aux gaz perdus de manière à garantir le fait que le boiler soit alimenté par une quantité pré- déterminée d'eau, requise pour un fonctionnement satisfaisant,
à en limiter en même temps la quantité et à empêcher d'une manière absolue que ledit boi- ler dérobe à 1-'autre boiler de Peau de circulationo REVENDICATIONS.
1.- Boiler à vapeur à recirculation forcée, chauffé par des gaz perdus,et dont l'enveloppe a une section transversale carrée ou sensible- ment carrée dans la direction de l'écoulement des gaz tandis que la surface chauffante est constituée par des éléments tubulaires parallèles, qui sont reliés à chaque extrémité à des collecteurs d'entrée et de sortie disposés en dehors du parcours des gaz, chaque élément tubulaire étant courbé pour aller et revenir perpendiculairement à la direction de l'écoulement des gaz et étant situé dans un ou deux plans parallèles voisins, s'étendant dans la direction de l'écoulement des gaz et les éléments.tubulaires étant portés par l'enveloppe du boiler.
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IMPROVEMENTS TO STEAM BOILERS WITH FORCED CIRCULATION
BY LOST GASES.
The present invention relates to forced recirculation steam boilers in which the flow of water is maintained by a circulation pump which circulates the boiler water at the temperature of the saturation in tanks. heated tubular elements.
The waste heat contained in the waste gases from industrial furnaces and the like of all kinds or the exhaust gases from internal combustion engines or gas turbines is used to heat the surfaces of the boiler and the invention " for the purpose of presenting improvements in construction methods and devices intended to ensure their simplicity and which result in a reduction in the cost of manufacture, an improvement in maintenance and an increased efficiency, due to a reduction resistance to the flow of waste gases.
The invention consists of a forced-recirculating steam boiler heated by waste gases. Boiler whose casing has a square or substantially square cross-section in the direction of the gas flow and whose surface heater consists of parallel tubular elements, which are connected at each end to inlet and outlet manifolds arranged outside the gas path, each tubular element being curved to go and return perpendicular to the direction of 1- gas flow and being located in one or two adjacent parallel planes, extending in the direction of gas flow and the tubular members being carried by the boiler shell.
The inlet and outlet manifolds to which the tubular elements are attached are comparatively short and they are arranged one immediately above the other, near the lower end of the tube bank, or they are separated and located near the lower and upper ends of the tube bank.
The invention is illustrated by way of example in the accompanying drawings.
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Fig. 1 shows a front elevation of the boiler, partially in section along line C-C in figure 2.
Figure 2 shows a side elevation in section.
Figure 3 shows a side elevation.
Figure 4 shows a section along line A-A in Figure 20
Figure 5 shows a section along line B-B of Figure 2.
Reference is now made to Figure 2; the tubular elements 1, which are curved to go and return transversely to the path of the gases, start from the lower or inlet manifold 2, and, when they reach the top of the bank of tubes, the upper branch of Isolation is deflected to extend in a similar manner downwards, in a plane parallel and immediately adjacent to the part. rising element. The course of the descending half of the element is offset in a chicane from the course of the ascending half. The elements open into the upper or outlet manifold 3. At certain points of the element, the pitch between the successive branches is increased so as to create a space where an internal tie rod 27 is placed connecting the side envelopes.
At these points, openings are provided in the side casings to allow the introduction of blowers or portable soot scrapers for cleaning of the heating surface. The manifolds 2 and 3 form a simple assembly in that they are joined together by the autogenous weld as shown in 4, with embossed flats 5 serving to attach the assembly to the casing. Stamped support plates 6 are welded to each end of the manifolds and suitably attached to the side casings. In this way, apart from the hermetic pressure seals formed, the two side casings are rigidly linked together at the removable front of the boiler.
If preferred, the outlet manifold 3 is disposed slightly above the upper row of tubular elements and, in this case, each element opens into the manifold when it reaches the upper row, instead of shift and descend, as a result of which each element forms in its entirety a single plane instead of two neighboring parallel planes, as shown. The tubular elements 1 are carried at each end by flats 7, fixed by autogenous welding or any other suitable means to the head of each curve of successive meanders or to the curves of two simple elements arranged in neighboring planes. The support plates are adequately attached at 8 and 9, directly to the boiler shell, to the rear and to the front of the boiler.
The flats 7, welded to the heads of the curves of the tubes and their supports and fasteners 8,9 also serve to eliminate the vibrations of the tubular elements when the latter may occur as a result of the operating conditions,
The boiler shell consists of two side plates 13 and a back plate 14, permanently joined together by autogenous welding along the entire length of their contiguous edges, the corners being reinforced on the inside by angles. adequate 15, welded to adjacent plates. The side plates are reinforced on their vertical front edges by external angles 16 which at the same time serve as flanges intended to receive the removable front plate 17.
Upper and lower brackets 18 are provided for mounting the outlet and inlet cones, 25 and 26, on both sides and at the rear of the boiler; flanges 19 and 20 are provided at the base and at the top of the front of the boiler for the same purpose and as permanent tie-rods for the boiler side plates disposed at the removable front of the boiler. The casing is further reinforced by thick flats 21, welded to the casings and forming continuous ribs around both sides and the back of the casing.
The removable front plate 17 of the boiler is provided with similar reinforcing plates 22, arranged so that with the plates 21, to which they are
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attached, they form continuous reinforcing bands around the entire boiler. The panels thus formed between the reinforcing plates on all sides of the boiler are further reinforced by diagonal spacers-24 and the side casings are joined together, inside, at certain intervals, by tubular tie rods 27. The lower or inlet cone 26 is provided with two or four forged chairs or other suitable chairs, intended to support the entire boiler.
Access doors 28 are arranged on both sides of the boiler and provide access to the space between the inlet cone and the lower row of heating surfaces of the boiler. Further openings are provided in the side casings at the top of the boiler, between the outlet cone and the top row of boiler heating surfaces, or in the outlet cone, as shown at 29. In addition, Small shut-off openings may be provided in the two side casings to observe the condition of the boiler heating surfaces and to allow the introduction of portable soot blowers and other machinery for cleaning.
Both sides and the back of the boiler are adequately protected against heat loss by the heat insulator 31, wrapped in plates 32; The removable front of the boiler is similarly insulated and protected by the heat insulator 33 and plates 34. Two tubular members 35 are slid immediately below the lower row of the boiler's heating surface to carry the boiler elements during removal and heating. replacement and at the same time serve as internal tie-rods for the side casings.
The tubular elements 1 are joined to the manifolds 2 and 3 by autogenous welding and when one or more elements are to be replaced, they are cut near 36 and the new elements, fitted in advance, are installed and welded in. In place, In cases where a forced recirculation boiler according to the invention must operate in parallel with a forced recirculation boiler heated by direct fire, the two boilers being supplied with water by a common circulation pump, an orifice is provided at a suitable point on the pipe supplying water to the waste gas-heated boiler so as to ensure that the boiler is supplied with a predetermined quantity of water, required for satisfactory operation,
at the same time to limit the quantity thereof and to absolutely prevent said cylinder from stealing circulating water from the other boiler.
1.- Steam boiler with forced recirculation, heated by waste gases, and the casing of which has a square or substantially square cross-section in the direction of the gas flow while the heating surface is made up of elements parallel tubulars, which are connected at each end to inlet and outlet manifolds disposed outside the gas path, each tubular member being bent to go and return perpendicular to the direction of gas flow and being located in a or two neighboring parallel planes, extending in the direction of gas flow and the tubular elements being carried by the casing of the boiler.
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