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CHAUDIERE POUR LE CHAUFFAGE DE L'AIR, PAR RAYONNEMENT ET PAR CONTACT,
EN PARTICULIER CHAUDIERE, CHAUFFEE AU CHARBON PULVERISE.
L'invention se rapporteà une chaudière pour le chauffage de l'air par rayonnement et par contacta chauffée au charbon pulvérisée Des chaudiè- res de ce genre sont avantageusement utilisées pour chauffer de l'air qui se détend dans une turbine en produisant un travail.
Suivant 1?invention 1?agent à chauffer circule dans les tubes de chauffe de la chaudière, aussi bien dans la zone des températures les plus élevées de 1?agent chauffant que dans la zone des températures les plus éle- vées de 1?agent absorbant la chaleur, dans le même sens que les gàz de com- bustion, tandis que dans la zone des températures moyennes et des températu- res les plus basses il circule en sens contraire des gaz de combustion..
On arrive ainsi., par une utilisation poussée aussi loin que possible des gaz de combustion et 1?emploi d9un matériau déterminé pour les tubes de chauffe, à obtenir des températures maxima pour l'air destiné à fournir 'le travail ou air moteur, ou à chauffer cet air à des températures élevées en employant pour ies tubes de chauffe un matériau peu coûteux et facile à se procurero
Pour la réalisation complète de ce principe on amène suivant l'invention 1?air à une faible température au système tubulaire de la cham- bre de combustion, de préférence dans la région des brûleurs-De cette ma- nière, on abaisse la température dans la chambre de combustion, spécialement au voisinage des brûleurs et on réduit par conséquent aussi le rayonnement de chaleur de la flamme,
-tandis que par suite du refroidissement le matériau des tubes n9atteint que des températures admissibleso
En outre;, suivant 1?invention on conduit l'agent moteur avant son . entrée dans le système de chauffe de la chambre de combustion, à travers un préhauffeur disposé dans le courant des gaz de fumée évacués.
De cette façon, en cas de charge partielle, la différence de températures entre la flamme et l'a-
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gent à chauffer n'est pas aussi grande que lorsqu'on emploie de 1-'air froid et les températures de la chambre de combustion sont ainsi maintenues suf- fisamment élevées pour assurer la combustiono En outre le préchauffage de l'air permet d9utiliser la chaleur des gaz de combustion dans la zone de leurs températures les plus basseso
De préférence9 la chute de pression est utilisée en plusieurs étages dans la turbine ; celle-ci par exemple comprend une partie à haute' pression et une partie à basse pression.
En conséquence,.l'air est d'abord chauffé dans une section à haute pression de, la chaudière à air, puis déten- du en partie dans le premier étagé de'la turbine à air.. après quoi il est encore une fois chauffé dans la section à basse pression de la chaudière et finalement détendu davantage dans l'étage à basse pression de la turbine.
Suivant l'invention, les divers étages de pression de la chau- dière à air sont pourvus chacun d'un foyer. propre. Dé cette façon on peut fournir aux différents étages de la chaudière les quantités de chaleur né- cessaires9 séparément et indépendamment l'une de l'autre. On peut aussi com- penser les variations nécessaires de la consommation de chaleur de la turbi- ne, les-influences imprévisibles ou difficiles à déterminer par le calcul, particulièrement au point de vue de la transmission'de chaleur dans chaque étage de pression, indépendamment par une conduire souple de la combustion.
L'objet de l'invention a un effet particulièrement avantageux lors'du fonc- tionnement à charge partielleo
En outre,on maintient, suivant l'invention, le rapport entre la quantité de chaleur apportée et la surface intérieure de là chambre de combustion plus faible dans les étages à basse pression que dans les étages à haute pression.
Ainsi, dans une chaudière à air à, deux étages, par exem- ple, la surface de la chambre de combustion de la section à basse pression ne sera pas soumise à une charge aussi élevée que celle de la section à haute pressiono Il en résulte que la chute de pression de la chaudière sera nota- blement réduite,, car la chute de pression est relativement plus grande lors- qu'on désire obtenir la.même action de refroidissement à l'aide d'un agent plus mincecomme cela serait nécessaire si la charge était uniforme.
Ainsi, les calculs effectués par exemple-,pour-une chaudière à air chaud à deux 'étages, montrent que sur une chute de pression ou-hauteur de charge totale disponible et par conséquent un refroidissement déterminé des tubes, 85 % environ de la' chute sont imputables à la.section à basse pression de la chaudière, dont à peu près la moitié est attribuablé à la chambre de combustion à basse pressiono ,
Les dimensions plus grandes données à la chambre de combustion à basse pression offrent en outre 19avantage que pour obtenir la section de passage nécessaire on peut employer un'plus grand nombre de tuyaux et par conséquent des tuyaux de plus petit diamètre dont l'épaisseur des parois est plus faibleo
Le faible pouvoir d9absorption de chaleur de l'air dans les tubes chauffés oblige., si l'on tient compte de ce que le matériau des tubes n'admet que des températures relativement faibles, d'établir le foyer de telle façon qu'il ne puisse régner que des températures modérées dans la chambre de com- bustion. Diaprés les règles appliquées jusqu'ici dans la construction des foyers,
il était nécessaire à cet effet de prévoir une admission d'air en ex- cès dans la chambre de combustion ou de'donner à celle-ci de.plus grandes sur- faces d'absorption de la chaleuro L'admission d'un excès d'air ou éventuelle- ment de gaz de refroidissement donne lieu à une grande perte de chaleur dans les gaz d'échappement.
Suivant l'invention, les chambres de combustion des chaudières à air chauffées au charbon pulvérisé sont établies comme des fours de fusion pour les cendres du combustibleo Il en résulte nécessairement que la chambre de combustion est maintenue à des températures assez élevées, pour permettre la fusion des cendres et qui peuvent être considérées comme des températures maxima en comparaison de celles obtenues dans les foyers à charbon pulvérisé de construction connueo
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Ce- températures ne peuvent être atteintes que parce qu'en raison d'une disposition et d9une construction appropriées de la chambre de combustion et du nombre des tubes de refroidissement de celle-ci,
la flamme ne peut être refroidie par ces derniers que modérément et la chaleur de la flamme n'est dissipée que graduellemento Il faut donc lors de l'équi- pement des chaudières au moyen de foyers à charbon pulvérisé prévoir dès le début les mesures et les dispositifs qui sont indispensables pour l'évacua- tion à l'état liquide des résidus de la combustion des combustibles.
Dans les chaudières à air il est difficile de remédier par l'em- ploi de matériaux résistants aux inconvénients qui résultent du niveau élevé de la températureo Pour les chaudières à air pourvues de brûleurs à gaz ou à huile, on a proposéde réduire les températures par l'addition de gaz de combustion plus froidso Ceci offre cependant l'inconvénient de re- tarder la combustion par l'introduction de gaz de combustion, par conséquent des gaz neutres, car la quantité de ces gaz empêche Pair comburant de venir en contact avec les différentes particules de combustibleo Le procédé connu ne convient pas lorsqu'on emploie du charbon pulvérisé,
car la combustion du charbon pulvérisé a pour effet de refouler les cendres entre les surfa- ces de chauffe de la chaudière qui ne peuvent pas être exposées à recevoir des dépôts de scorieso
On obtient des résultats notablement meilleurs suivant l'inven- tion, en introduisant, dans la chambreen outre du combustible et de l'air comburant, des matières dont 19'évaporation et éventuellement la fusion absor- bent de la chaleurLa température de la flamme est ainsi abaissée par l'agent de refroidissement, de préférence de l'eau, introduit dans la chambre de com- bustiono De cette manière,une partie de la quantité de chaleur produite dans celle-ci est absorbée essentiellement par vaporisation et chauffage.
Comme la chaleur de vaporisation de Peau est beaucoup plus grande que la chaleur de surchauffe de la vapeur, on se tire d'affaire avec de faibles quantités d'eau, de telle sorte qu'il ne se produit également que de très petites quantités de vapeur. La combustion est par conséquent à peine influencée par l'introduction de l'agent de refroidissement- En outre, on ne devra consentir qu'à une perte de gaz beaucoup plus faible que dans le cas d'un mélange de gaz de combustion.
Suivant l'inventions l'agent de refroidissement est introduit au coeur du cercle de combustion commun, tangentiellement auquel le combustible est insufflé par les brûleurs Veau injectée par exemple au coeur de la cham- bre de combustion absorbe ainsi de la chaleur sans que la vapeur développée nuise sensiblement à 7.'allumage du combustibleo
Suivant l'invention, l'arrivée de l'agent de refroidissement est établie de manière à pouvoir être réglée, de telle sorte qu'on peut assurer le réglage de la température de la flamme ;
colonne refroidissante qui tra- verse le tourbillon de flamme, c'est-à-dire le cylindre de flammes ainsi formé, refroidit le tourbillon de flamme par l'intérieur, de telle sorte qu'une partie déterminée de la chaleur produite dans la chambre de combustion, correspondant à la quantité d'agent injecté est ainsi réservée et constitue un pourcentage im- portant de cette chaleur soustrait au chauffage de l'agent moteuro
Enfin, le réglage de la quantité de matière de refroidissement est commandée suivant 1?invention, en fonction de la charge de la chaudière,de telle sorte que lorsque le service a lieu sous une charge soumise à des fluc- tuations relativement fortes, on obtient encore une température convenable dans la chambre de combustion.
Le réglage de la quantité de matière de refroidisse- ment peut être effectué automatiquement en fonction de la charge de la chaudiè- re, ce qui facilite notablement le service de la chaudière.
Les chaudières à air connues étaient en règle générale construites de telle manière que tous les tubes soumis à la chaleur rayonnante présentaient la même longueur et la même forme., pour assurer la durabilité des tubes. Ceci était possible, lorsqu'il était fait usage de foyers à gaz et de foyers à huile ; car la combustion de ces combustibles était indépendante dans la plus large me- sure de la forme de la chambre de combustiono Par contreles foyers à combus-
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tible pulvérisé nécessitaient notamment, même au point de vue de l'évacua- tion des cendres, des types de chambres de combustion dont les tubes devai- ent en majeure partie être conformés de façons différentes.
Suivant l'invention, les tubes de la chambre de combustion peu- vent avoir des formes irrégulières, ce qui permet d'adapter les chaudières à air chaud à l'emploi de combustibles solides. La stabilité des tubes de la chambre de combustion est assurée suivant l'invention,du fait que si l'on emploie des tubes de même section transversale, les longueurs inégales dans la région du recouvrement de la trémie du cendrier sont compensées par des tronçons supplémentaires appropriés sur une grande étendue. Ceci à pour effet que les pertes de charge dans les différents tubes sont à peu près égales et que l'agent moteur se répartit par conséquent uniformément sur les tubes de la chambre de combustion, de telle sorte qu'on obtient un chauffage uni- forme de l'aire et un refroidissement uniforme des tubes de chauffe.
Dans les foyers à charbon pulvérisé, il faut utiliser les tubes de la chambre de combustion pour réaliser l'étranglement au-dessus des brû- leurs et former le garnissage du fond du foyero L'étranglement au-dessus des brûleurs est destiné à couvrir et intensifier le tourbillon de flammes tour- nant dans la chambre de combustion (chambre de fusion) et à assurer un tourbil- lonnement efficace des gaz de combustion évacués de bas en haut dans la cham- bre de rayonnement.
Le garnissage du fond de la chambre de combustion par des tubes réfrigérés le protège contre l'attaque des scorieso Pour cette raison.y les tuyaux de chauffe de deux parois en regard l'une de l'autre de la cham- bre de combustion étranglent, suivant l'invention, cette dernière au-dessus des brûleurs, tandis que les tubes de chauffe des deux autres parois garnis- sent le fond du foyer au-dessous du foyer
Suivant une autre forme d'exécution de l'invention, les tubes de la chambre de combustion sont adaptés, par des longueurs et des sections dif- férentes, aux différences de pression existant entre leur point de départ et leur point de raccordement et à leur absorption de chaleur.
Ceci permet de faire contribuer les tubes de chauffe des quatre parois à la formation de la trémie du cendrier et spécialement de donner à celle-ci la forme d'une pyra- mide tronquéeo Essentiellement, l'invention permet aussi de desservir la chau- dière à air au moyen de charbon pulvérisé., de manière à évacuer les cendres à l'état sec et/ou à l'état liquide, sans qu'il' en résulte que certaines par- ties des tubes de chauffe soient soumises à un travail excessif.
Les tubes de la chambre de combustion qui sont suspendus devant les parois de celle-ci sont refroidis intérieurement par l'agent à chauffer.
Toutefois dans les constructions connues;,, les tubes présentaient une résistan- ce trop faible par suite de la trop grande fatigue à'laquelle ils étaient sou- mis unilatéralement par l'action de la éhaleuro
L'invention remédie à ce défaut en montant les tubes de fagon qu'ils puissent se déformer du côté où à lieu la rayonnement.
On parvient ainsi à disposer les tubes les uns à côté des autres d'une manière très ser- rée et à obtenir de cette, façon une grande surface de chauffe dans la chambre de combustiono Malgré cela, le chauffage unilatéral des tubes qui en résulte ne donne lieu sous Inaction de la chaleur qu'à des tensions admissibles dans le matériau des tubes, du fait que ceux-ci peuvent se déformer selon les ten- sions développéeso
Suivant 1?inventions il suffit dans ce but de monter les tubes de façon qu'ils puissent se mouvoir à la partie supérieure du côté du rayon- nement et de les relier eux-mêmes, ou leurs collecteurs, par des dispositifs élastiques, tels que les boucles en forme de lyres, bien connues ou l'équivalent, aux conduites d'amenée ou de départ de l'agent à chauffer,
qui sont en général ancrées rigidemento
Le collecteur inférieur doit être monté de fagon à pouvoir se mou- voir dans le sens longitudinal des tubes, au. moins, d'une quantité dépendant de la longueur des tubes et doit également être raccordé par des dispositifs élastiques aux conduites d'amenée et de départe
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Au lieu de tubes pratiquement rectilignes à l'état froid, on pout aussi utiliser suivant l'invention des tubes qui présentent à l'ori- gine un bombement,
tourné vers le feu9 dans une mesure telle qu'à chaud ils se déforment pour prendre la forme de tubes rectiligneso
Du fait que les températures de l'agent chauffant par exemple la flamme rayonnante du charbon pulvérisé d'une part et celles de 19 agent à chauffer, tel que Pair moteur ou la vapeur surchauffée d9autre part, sont élevées et qu'en même temps 1?évacuation de la chaleur des parois des tubes et la quantité d9agent à chauffer sont faibles, les tubes présentent des températures très élevéeso En dehors de la disposition connue qui con- siste à garnir de tubes la chambre de combustion9 ces tubes limitent à un" cote le rayon daction de 1?agent chauffant,
de telle sorte que le côté ar- rière des tubes reçoit des quantités de chaleur notablement plus faibles que le côté avanto Il en résulte que sous l'effet de la chaleur il se développe dans les tubes des tensions indésirables qui peuvent même provoquer leur déformationo
Suivant l'invention, les tubes sont pourvus d'appliques qui em- pêchent l'agent de chauffage de transmettre la chaleur avec son maximum d'intensité au côté du tube qui lui est exposé et permettent de céder de la chaleur à l'agent de chauffage du côté opposé des tubeso On assure ainsi l'indéformabilité des tubes et on réduit les efforts auxquels le matériau des tubes est soumis,
de telle sorte quon peut éventuellement employer pour leur fabrication un matériau moins coûteux et plus facile à se pro- curero Suivant une forme d'exécution de l'invention, les intervalles entre les tubes sont remplis de matières bonnes conductrices de la chaleur qui viennent en contact intime avec la presque totalité de la surface des tubes tournée vers l'agent chauffante De cette façon, les intervalles entre les tubes, et la face arrière de ceux-ci, peuvent être compris dans la surface de chauffe pour l'agent à chauffero
Suivant l'invention, les tubes sont pourvus de blocs métalli ques qui remplissent du côté de 19agent de chauffage les intervalles entrer les tubes et enveloppent ceux-ci entièrement ou presque entièrement à l'ar- rière.
De tels blocs peuvent être fixés aux tubes au moyen de vis ou 19équi- valent, ou être venus de fonderie avec les tubeso Ils peuvent aussi entourer entièrement ou partiellement Pavant des tubes. En tout cas, il est recomman- dable de munir les blocs, sur leur côté chauffée d'une couche entravant le passage de la chaleur, pour empêcher l'incandescence de leur surfaceo Cette couche devrait aussi recouvrir le-coté du tube tourné vers l'agent de chauf- fage et présenter de préférence une plus grande épaisseur dans cette région que dans la région des intervalles entre les tubes.
De cette fagon on modère le chauffage de la face avant des tubes et on assure une répartition uni- forme de la chaleur sur le pourtour de la paroi intérieure des tubeso
L'invention permet d9obtenir un chauffage approximativement uni- forme de toute la périphérie des tubes du fait que les tubes sont placés devant des surfaces réfléchissant la chaleur, qu'ils sont pourvus sur leur côté tour- né vers le feu d'un revêtement protecteur contre la chaleur et qu'ils ménagent entre eux des intervalles pour le passage entre la chambre du foyer situé de- vant ces tubes et la surface réfléchissante située derrière eux. On arrive ainsi, d'une part, à réduire l'absorption de chaleur à Pavant des tubes par la couche protectrice aménagée de ce côté,\)
et d9autre part9 à chauffer la sur- face réfléchissante par la chaleur passant dans les intervalles entre les tu- bes de manière quelle rayonne de la chaleur sur la face arrière de ces der- nierso
EMI5.1
Use forme d9exécutîon de l'invention est représentée à t. '"re dgexsn1= ple, avec d'auures détails, sur les dessins annexés:, dans lesquels :
Figo 1 est une coupe verticale d'une chaudière à aira suivant la ligne a-b de la Figo 2;
Figo 2 est une coupe verticale, suivant la ligne b-d de la Fige 1;
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Figo 3 est une coupe verticale partielle à travers une paroi de la chambre de combustion;
Figo 4 montre 1?ancrage d'un tube de la chambre de combustion;
Figo 5 est une coupe verticale partielle à travers une autre paroi de la chambre de combustion;
Figo 6 est une coupe horizontale partielle à travers la chambre de combustion d-une chaudière pour le chauffage de Pair par rayonnement ;
Figo 7 est une coupe partielle semblable à la Fig. 6, mais à une plus grande échelle;
Figs. 8 à 11 sont des coupes partielles semblables à la Figo 7 mais montrant d-autres formes d'exécution;
Figo 12 est une coupe horizontale d9une chaudière pour le chauf- fage de l'air par rayonnement, suivant la ligne c-d de la Figo 8;
Figo 13 est une coupe verticale suivant la ligne a-b de la Figo 7 ;
Figo 14 est une coupe partielle correspondant à la Figo 8, à plus grande échelleo
La chaudière à rayonnement représentée sur les Figso 1 et 2 est une chaudière à deux parcours de flammes avec brûleurs d'angle au charbon pulvérisé, où Pair est l'agent moteur chauffé dans les tubeso
L9air venant d'un compresseur arrive par les tubulures 1 dans le collecteur 2 et par les serpentins du préchauffeur 3 établi à l'intérieur du second parcours de flammes de la chaudière dans le collecteur de sortie 40 De ce dernier, Pair préchauffé est envoyé par les conduites 5 dans les collecteurs 6, disposés à l'extrémité inférieure de la chambre de combus- tion,
qui répartissent Pair uniformément entre les tubes de chauffe 8 qui se trouvent devant la paroi avant et la paroi arrière de la chaudière et garnissent intérieurement la chambre de combustion 7, et les tubes de chauf- fe 9 qui se trouvent devant les parois latérales de la chaudièreo
Le combustibles par exemple le charbon pulvérisée et l'air com- burant nécessaire, amené par les conduits à air 10, sont insufflés par des brûleurs 11, disposés près des angles de la chambre de combustion, tangen- tiellement à un cercle imaginaire décrit autour de l'axe central de la cham- bre de combustion et sont brûlés dans un tourbillon ascendante Les tubes de chauffe 9, situés devant les parois de gauche et de droite de la chambre de combustion sont coudés vers le milieu de celle-ci au-dessus des brûleurs,
de telle sorte qu'ils surplombent en grande partie le tourbillon de flammes tournoyant dans-la partie inférieure de la chambre de combustiono Lorsqu'on emploie du charbon pulvérisé ceci permet dobtenir un meilleur allumage et donne lieu en général à une combustion plus rapide, car les gaz de combus- tion qui s'élèvent à la partie supérieure de la chambre de combustion, dans la chambre de rayonnement sont soumis à un tourbillonnemento Les résidus de la combustion qui se précipitent,
quittent la chambre de combustion par l'ou- verture d9évacuation 12 des scorieso Les tubes 8 et 9 de la chambre de com- bustion qui sont parcourus et donc refroidis par l'air qui doit fournir un travail ou air moteur peuvent être pourvus de pièces de fonte spéciales qui assurent une transmission de chaleur uniforme et une répartition uniforme des efforts dus aux actions thermiques dans les tubeso Les pièces de fonte présen- tent des formes différents suivant les différences de températures locales dans la chambre du foyer et elles sont éventuellement garnies d9une couche de matière réfractaireo
Les tubes 8 de la chambre de combustion, situés devant la paroi avant et la paroi arrière, sont destinés sur une certaine partie de leur éten- due, à protéger le ciel de la chaudière,
tandis que les tubes 9 de la chambre de combustion,situés devant les parois latérales sont appelés à protéger les parois du raccordement allant au parcours de flammes descendant et envoient l'air, réparti uniformément sur toute la largeur de la chaudière, dans le col-
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lecteur 13.De ce dernierPair est envoyé dans le réchauffeur par con- tact 14 établi dans le passage de raccordement communiquant avec le par- cours de-flammes descendante pour se rendre par des tubes de croisement 15 dans le réchauffeur cloisonné 16 établi à 19extrémité de la chambre de com- bustion de cinq cloisons.
Les tubes de croisement 15 obligent 19agent chauffé sur les sur- faces de chauffe du réchauffeur par contact à être soumis au chauffage sur un autre côté du courant des gaz de combustion dans la chambre de rayonne- ment9 de telle sorte qu9une répartition irrégulière de la chaleur dans l'a- gent à chauffer agit uniformément sur tous les serpentins tubulaires.
Du surchauffeur cloisonné 16 Pair est envoyé par des conduites 17 à la turbine à air, dans laquelle la chute de pression est transformée en énergie mécaniqueo
Les particules solides qui sont entraînées de la chambre de com- bustion par les gaz brûlés se déposent dans la trémie à cendres 18, dispo- sée sous le réchauffeur par contacte Les gaz brûlés qui sont déviés dans le second parcours de flammes de la chaudière agissent sur le préchauffeur 3 de même que sur les préchauffeurs 19 et 20 servant au chauffage préalable de Pair' comburant et quittent la chaudière en passant par les registres régulateurs des gaz de fumée 21.
Les cendres éventuellement entraînées dans le second par- cours de flammes, se déposent dans la trémie à cendres 22 située à la partie inférieure de ce dernière
Pour abaisser la température de la flamme on introduit par la conduite 23 dans la chambre de combustion une matière refroidissante par exemple de l'eau, dont la vaporisation et éventuellement la fusion absorbent de la chaleuro
Les Figso 3 à 5 sont des coupes verticales partielles à travers les parois de la chambre de combustion, où les flèches indiquent le sens dans lequel se fait le rayonnement de la chaleuro
Dans la forme d'exécution suivant la Figo 3, les tubes chauf- fés par rayonnement 24 sont suspendus à des ancrages 25,
qui sont articulés d'une part à une patte 26 soudée au tube 24 et d'autre part à des pattes 27 qui sont fixées au fer U 280 Le tube est ainsi suspendu sur un axe hori- zontal et peut osciller sur le bâti 31 de la chaudière. Le tube est raccor- dé au moyen d'un tube de compensation ou boucle de dilatation 29 à un col- lecteur 30 qui est fixé au bâti 31 et est relié à une conduite d'admission ou une conduite de départ 32 pour l'agent à chauffer dans les tubes 24.
Le tube est raccordé à son extrémité inférieure à un collecteur 33 qui est re- lié à son tour par une boucle de compensation également à une conduite d'admis- sion ou une conduite de départo La mobilité du collecteur 33 est limitée dans la direction horizontale par des barres 34 qui sont portées par les fers U 35 ou le bâti et permettent toutefois un mouvement du collecteur 33 dans la di- rection verticaleo Lorsque le tube 24 est chauffée la moitié de ce dernier qui est tournée vers le feu prend une température plus élevée que la moitié qui est opposée au feuo Cependant aucune tension inadmissible due à l'action de la chaleur ne peut prendre naissance dans la matière du tubes car ce dernier peut se bomber librement du coté du rayonnements à peu près jusque la ligne 24'.
Comme le degré de bombement peut être déterminé déjà préalablement par calcul et que d'autre part on connaît d9avance les tensions résultant des actions thermiques admissibles dans le tube, on peut dans certains cas, lorsque c'est nécessaire, effectuer un ancrage supplémentaire du tube, comme c'est représen- té sur la Figo 4. Un ancrage 25 est alors articulé au tube 24 et il est pour- vu d9un collet ajustable 36, éventuellement en combinaison avec un ressort à boudin 37, pour limiter le bombement maximum admissible du tubeo
Dans l'exemple de la Figo 59 le tube est bombé préalablement dans le sens opposé au foyer de telle sorte que lorsqu'il est chauffé le tube se re- dresse pour prendre une forme sensiblement rectiligne.
Dans cette forme d'exé- cution le tube 38 est fixé à sa partie supérieure de même que le collecteur 30, tandis que le collecteur inférieur peut au contraire se déplacer librement
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dans le sens horizontal pour éviter que des efforts supplémentaires ne fuissent s'exercer dans une forte mesure sur le point de raccordement au collecteur.
La chaudière à air suivant les Figso 6 à 11, se compose de tubes chauffés par rayonnement verticaux 9 qui,disposés côte à côte, déli- mitent la chambre de combustion 7 sur les quatre côtés. Le charbon pulvé- risé est projeté par des brûleurs situés aux quatre angles de la chambre de combustion en des filets 11 dirigés vers un cercle de combustion 40 et brûle à l'intérieur de la chambre de combustion dans un parcours ascendant suivant une trajectoire hélicoïdale.
Dans la forme d'exécution suivant la Fig. 7, les intervalles entre les tubes 9 sont remplis au moyen de blocs 41 ayant une conductibi- lité thermique élevée, dans lesquels les tubes 9 sont noyés. Les rayons thermiques de la flamme sur la paroi tubulaire rencontrent d'abord une cou- che 42 de minerai de chrome, de chamotte,ou d'une matière équivalente de moindre conductibilité thermique que les blocs, qui est damée sur ceux-ci ou y est fixée de toute autre manièreoLa couche a sa plus grande épais- seur dans le voisinage du plan médian 43 du tube et son épaisseur minimum dans la zone médiane 44 des intervalles entre les tubes.
Par conséquent., lorsque le rayonnement de chaleur est uniforme pour chaque unité de super- ficie de la paroi tubulaire, la transmission de chaleur au travers de la cou- che protectrice contre la chaleur est plus faible dans le plan 43 de l'axe du tube que dans le plan 8 qui passe par le milieu entre les tubes.
La plus grande résistance à la transmission de la chaleur dans les blocs par suite de la plus grande longueur du trajet depuis le milieu de l'intervalle entre les tubes jusqu'à la surface postérieure de ceux-ci, en comparaison de la longueur du trajet dans le plan 43 passant par l'axe du tube,est approxima- tivement compensée par la forme spéciale de la couche protectriceo Les blocs 41 et 41" peuvent être faits d9une seule pièce entre deux tubes, comme c'est représenté sur les Figso 7 et llo Toutefois, les blocs peuvent aussi comme c'est représenté sur les Fige. 8 et 10 s'étendre du milieu de l'intervalle entre deux tubes jusqu'au milieu de l'intervalle suivant entre deux tubes.
Enfin, comme le montre la Figo 9, les blocs de chaque tube peuvent être con- stitués de deux blocs partiels 41' jointifs dans le plan 43 passant par l'a- xe du tube. Dans toutes les formes d'exécution, on peut en outre, vu la dis- position verticale des tubes, par exemple faire une subdivision en blocs par- tiels avec joints situés dans des plans horizontaux.
Sur les Figso 6 à 9 les blocs entourent la face avant des tubes
9. Toutefois, de bons résultats sont déjà obtenus dans une disposition où, comme le montre la Figo 11, les blocs n9entourent que la face arrière des tu- beso Le contact des blocs avec les tubes ne doit pas nécessairement être abso- lu.
Il peut y avoir, comme le montre la Fig. 9, des évidements 45, qui peuvent être ménagés intentionnellement afin que, lorsque les blocs sont repoussés énergi- quement contre les tubes au moyen de coins 46 chassés entre les blocs, et de fourrures intercalaires plastiques et bonnes conductrices de la chaleur 47 in- troduites entre les blocs et les tubes, il puisse se produire un refoulement partiel des fourrures intercalaires dans les évidementso
Dans la chaudière à air représentée sur la Figo 12, du charbon pul- vérisé est envoyé dans la chambre de combustion par des brûleurs disposés aux angles de la chambre à peu près dans un plan horizontal et qui dirigent leurs jets de charbon pulvérisé 11 tangentiellement à un cercle de combustion 40,
de telle sorte que la flamme du charbon pulvérisé brûle dans un parcours vertical de la chambre de combustion suivant une trajectoire hélicoïdale La chambre de combustion est entourée de parois en terre réfractaire 50. Devant celles-ci sont disposés les tubes chauffés par rayonnement 9 dans lesquels circule l'air à chauffer.
Ces tubes 9 sont pourvus sur leur face tournée vers la flamme d'un revêtement 49, constitué par du minerai de chrome ou unemasse de chamotte, terre réfractaire ou autre matière semblable et pouvant être maintenue ferme- ment,de manière connue au moyen de pointes soudées aux tubes, ou d'autres moy- ens analogueso La couche entoure, de préférence, le tube dans une mesure telle qu'aucune partie de la surface du tube ne peut être atteinte directement par
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les rayons calorifiques de la chambre de combustion.
Des intervalles libres 51 sont ménagés entre les tubes pour le passage des rayons calorifiques de la chambre de combustion sur les parois en terre réfractaire 50 et éven- tuellement pour le passage des gaz de combustiono Les parois en terre ré- fractaire sont pourvues sur leur face arrière d'un isolant empêchant dans la plus grande mesure possible les pertes de chaleur, de telle sorte qu'eil- les peuvent à leur tour rayonner sur la face postérieure des tubes la cha- leur quelles reçoivent et chauffer de cette façon les tubes 9.
A l'extré- mité de la chambre de combustion, les extrémités 9' des tubes peuvent être uniformément réparties sur la section transversale du parcours des gaz de combustion pour former une surface de chauffe par contacte
Dans la région de la chambre de combustion les tubes peuvent aus- si être réunis par paires ou par groupes d'un plus grand nombre de tubes pourvus de leur couche protectrice, les groupes ménageant les intervalles libres pour le rayonnement ou le passage des gaz de combustiono
L9invention n'est évidemment pas limitée à des tubes verticaux mais peut s'appliquer, en donnant les mêmes résultats, à des tubes disposés et conformés d'une autre manière;
elle n'est pas non plus limitée à des tu- bes qui entourent une chambre de combustion, mais concerne aussi des tubes qui ne sont soumis à la chaleur que d9un côté et par exemple des tubes chauf- fés seulement par contact avec des gaz chauds, etc.
Même si dans ce qui précède l'invention a été décrite dans son application à une chaudière pour le chauffage de l'air par contact, elle n'est toutefois pas limitée à une chaudière à air chaud. Au contraire, l'invention peut être appliquée avec le même résultat à des chaudières ou des surchauf- feurs de vapeur ou dautres gaz, peu importe que les tubes soient disposés di- rectement dans la chambre de combustion ou exposés à un rayonnement unilatéral ou à un chauffage s'exerçant sur l'un de leurs côtés seulement.
REVENDICATIONS.
--------------- lo Chaudière à air chaud à un ou plusieurs étages opérant par con- tact ou par rayonnement, en particulier une chaudière chauffée au charbon pul- vérisée caractérisée en ce que 1?agent à chauffer circule dans les tubes de chauffe, tant dans la région des températures maxima de 1?agent de chauffage que dans la région des températures maxima de 19agent absorbant la chaleur dans le même sens que les gaz de combustions tandis que dans la région des températures moyennes et minima, les deux agents circulent en sens contraire des gaz de la combustion.
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BOILER FOR AIR HEATING, BY RADIATION AND CONTACT,
IN PARTICULAR BOILER, HEATED WITH PULVERIZED COAL.
The invention relates to a boiler for the heating of air by radiation and by contact heated by pulverized coal. Boilers of this kind are advantageously used for heating air which expands in a turbine to produce work.
According to the invention the medium to be heated circulates through the heating tubes of the boiler, both in the zone of the highest temperatures of the heating medium and in the zone of the highest temperatures of the absorbent. heat, in the same direction as the combustion gases, while in the zone of average temperatures and the lowest temperatures it circulates in the opposite direction of the combustion gases.
It is thus possible, by using the combustion gases as far as possible as far as possible and the use of a specific material for the heating tubes, to obtain maximum temperatures for the air intended to supply the work or engine air, or in heating this air to high temperatures by employing an inexpensive and readily available material for the heating tubes;
For the complete realization of this principle, according to the invention, the air at a low temperature is brought to the tubular system of the combustion chamber, preferably in the region of the burners. In this way, the temperature in the combustion chamber is lowered. the combustion chamber, especially in the vicinity of the burners and consequently also the heat radiation of the flame is reduced,
-While, as a result of cooling, the material of the tubes only reaches admissible temperatures.
In addition, according to the invention the motive agent is conducted before its. entry into the combustion chamber heating system, through a preheater arranged in the stream of exhausted flue gases.
In this way, in the event of partial load, the temperature difference between the flame and the
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to be heated is not as great as when cold air is used and the temperatures of the combustion chamber are thus kept high enough to ensure combustion. In addition, the preheating of the air allows the use of the combustion chamber. heat of combustion gases in the zone of their lowest temperatures o
Preferably, the pressure drop is used in several stages in the turbine; this for example comprises a high pressure part and a low pressure part.
As a result, the air is first heated in a high pressure section of the air boiler and then partly expanded in the first stage of the air turbine. After which it is again. heated in the low pressure section of the boiler and finally expanded further in the low pressure stage of the turbine.
According to the invention, the various pressure stages of the air boiler are each provided with a hearth. clean. In this way, the necessary quantities of heat9 can be supplied to the different stages of the boiler separately and independently of one another. It is also possible to compensate for the necessary variations in the heat consumption of the turbine, the influences which are unforeseeable or difficult to determine by calculation, particularly from the point of view of the heat transfer in each pressure stage, independently. by a flexible conduct of combustion.
The object of the invention has a particularly advantageous effect during operation at partial load.
In addition, according to the invention, the ratio between the quantity of heat supplied and the internal surface of the combustion chamber is maintained, which is lower in the low pressure stages than in the high pressure stages.
Thus, in a two-stage air-fired boiler, for example, the surface of the combustion chamber of the low pressure section will not be subjected to as high a load as that of the high pressure section. that the pressure drop of the boiler will be markedly reduced, because the pressure drop is relatively greater when it is desired to obtain the same cooling action using a thinner medium as would be necessary if the load was uniform.
Thus, the calculations carried out, for example, for a two-stage hot-air boiler, show that over a pressure drop or total available head and therefore a determined cooling of the tubes, about 85% of the ' drop are attributable to the low pressure section of the boiler, approximately half of which is attributable to the low pressure combustion chamber,
The larger dimensions given to the low pressure combustion chamber also offer the advantage that in order to obtain the necessary passage cross section a greater number of pipes can be used and therefore smaller diameter pipes with wall thicknesses. is weaker o
The low heat absorption capacity of the air in the heated tubes makes it necessary, if we take into account that the material of the tubes only admits relatively low temperatures, to establish the hearth in such a way that it only moderate temperatures can prevail in the combustion chamber. Diapré the rules applied so far in the construction of fireplaces,
For this purpose it was necessary to provide for an intake of excess air into the combustion chamber or to give the latter larger areas of heat absorption. air or possibly cooling gas results in a great loss of heat in the exhaust gas.
According to the invention, the combustion chambers of air boilers heated with pulverized coal are established as smelting furnaces for the ashes of the fuel o It necessarily follows that the combustion chamber is maintained at temperatures high enough, to allow melting ash and which can be considered as maximum temperatures in comparison with those obtained in pulverized coal fireplaces of known construction
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These temperatures can only be reached because, due to a suitable arrangement and construction of the combustion chamber and the number of cooling tubes thereof,
the flame can only be cooled moderately by the latter and the heat of the flame is dissipated only gradually o It is therefore necessary, when equipping boilers with pulverized coal fireplaces, to plan from the outset the measures and devices which are essential for the liquid state removal of residues from combustion of fuels.
In air boilers it is difficult to remedy by the use of materials resistant to the drawbacks resulting from the high temperature level o For air boilers fitted with gas or oil burners, it has been proposed to reduce the temperatures by the addition of colder combustion gases This, however, has the disadvantage of delaying combustion by the introduction of combustion gases, therefore neutral gases, because the quantity of these gases prevents the oxidizer from coming into contact with it. the different fuel particles o The known process is not suitable when using pulverized coal,
because the combustion of pulverized coal has the effect of pushing the ash between the heating surfaces of the boiler which cannot be exposed to receiving slag deposits.
Significantly better results are obtained according to the invention, by introducing into the chamber, in addition to the fuel and the combustion air, materials whose evaporation and possibly fusion absorb heat. The temperature of the flame is thus lowered by the cooling medium, preferably water, introduced into the combustion chamber. In this way, part of the amount of heat produced therein is absorbed mainly by vaporization and heating.
Since the heat of vaporization of water is much greater than the heat of superheating of steam, one gets by with small amounts of water, so that only very small amounts of water also occur. steam. The combustion is therefore hardly influenced by the introduction of the coolant. Furthermore, only a much smaller gas loss should be allowed than in the case of a mixture of combustion gases.
According to the inventions, the cooling agent is introduced into the heart of the common combustion circle, tangentially to which the fuel is blown by the burners. Water injected for example into the heart of the combustion chamber thus absorbs heat without the steam developed adversely affects the ignition of the fuel.
According to the invention, the arrival of the cooling agent is established so that it can be regulated, so that the temperature of the flame can be regulated;
cooling column which passes through the vortex of flame, that is to say the cylinder of flames thus formed, cools the vortex of flame from the inside, so that a determined part of the heat produced in the chamber of combustion, corresponding to the quantity of agent injected is thus reserved and constitutes a significant percentage of this heat subtracted from the heating of the motor agent.
Finally, the adjustment of the amount of cooling material is controlled according to the invention, depending on the load of the boiler, so that when the service takes place under a load subjected to relatively strong fluctuations, one obtains still a suitable temperature in the combustion chamber.
The quantity of cooling material can be adjusted automatically depending on the boiler load, which considerably facilitates the operation of the boiler.
Known air boilers were generally constructed in such a way that all tubes subjected to radiant heat were of the same length and shape, to ensure the durability of the tubes. This was possible when gas and oil fireplaces were used; because the combustion of these fuels was independent in the largest measure of the shape of the combustion chamber.
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In particular, the pulverized tube required, even from the point of view of the removal of ash, types of combustion chambers, the tubes of which were to be mainly shaped in different ways.
According to the invention, the tubes of the combustion chamber can have irregular shapes, which makes it possible to adapt hot air boilers to the use of solid fuels. The stability of the combustion chamber tubes is ensured according to the invention, since if tubes of the same cross section are used, the unequal lengths in the region of the cover of the ashtray hopper are compensated by additional sections. suitable over a large area. This has the effect that the pressure drops in the various tubes are approximately equal and that the motive medium is consequently distributed uniformly over the tubes of the combustion chamber, so that uniform heating is obtained. of air and uniform cooling of the heating tubes.
In pulverized charcoal fireplaces, use the tubes of the combustion chamber to make the throttle above the burners and form the lining of the bottom of the fireplace o The throttle above the burners is intended to cover and to intensify the vortex of flames revolving in the combustion chamber (melting chamber) and to ensure an efficient swirling of the combustion gases discharged from the bottom up into the radiation chamber.
The lining of the bottom of the combustion chamber with refrigerated tubes protects it against attack by slag. For this reason. Y the heating pipes of two walls facing each other of the combustion chamber throttle , according to the invention, the latter above the burners, while the heating tubes of the other two walls line the bottom of the hearth below the hearth
According to another embodiment of the invention, the tubes of the combustion chamber are adapted, by different lengths and sections, to the pressure differences existing between their starting point and their connection point and to their point of connection. heat absorption.
This makes it possible to cause the heating tubes of the four walls to contribute to the formation of the ashtray hopper and especially to give the latter the shape of a truncated pyramid. Essentially, the invention also makes it possible to serve the boiler. air by means of pulverized carbon., so as to evacuate the ashes in the dry state and / or in the liquid state, without resulting in certain parts of the heating tubes being subjected to work excessive.
The tubes of the combustion chamber which are suspended in front of the walls thereof are internally cooled by the medium to be heated.
However, in the known constructions; ,, the tubes exhibited too little resistance as a result of the too great fatigue to which they were unilaterally subjected by the action of the heat.
The invention overcomes this defect by mounting the tubes so that they can be deformed on the side where the radiation takes place.
It is thus possible to arrange the tubes next to each other in a very tight manner and thus to obtain a large heating surface in the combustion chamber. Despite this, the resulting one-sided heating of the tubes does not gives rise under heat inaction only to permissible tensions in the material of the tubes, because these can deform according to the developed tensions
According to the inventions it suffices for this purpose to mount the tubes in such a way that they can move at the upper part of the radiating side and to connect them themselves, or their collectors, by elastic devices, such as loops in the form of lyres, well known or the equivalent, to the supply or departure pipes of the agent to be heated,
which are generally rigidly anchored
The lower manifold must be mounted so that it can be moved in the longitudinal direction of the tubes, at. less, by an amount depending on the length of the pipes and must also be connected by elastic devices to the supply and departure lines
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Instead of practically rectilinear tubes in the cold state, it is also possible to use, according to the invention, tubes which initially have a bulge,
turned towards the fire9 to such an extent that when hot they deform to take the form of rectilinear tubes
Due to the fact that the temperatures of the heating medium, for example the radiant flame of pulverized coal on the one hand, and those of the medium to be heated, such as the engine air or the superheated steam on the other hand, are high and at the same time 1 ? evacuation of the heat from the walls of the tubes and the quantity of agent to be heated are low, the tubes have very high temperatures. Apart from the known arrangement which consists in lining the combustion chamber with tubes, these tubes limit to a "dimension the radius of action of the heating agent,
so that the rear side of the tubes receives considerably smaller amounts of heat than the front sideo As a result, under the effect of heat undesirable stresses develop in the tubes which can even cause them to deformo
According to the invention, the tubes are provided with appliques which prevent the heating agent from transmitting heat with its maximum intensity to the side of the tube which is exposed to it and allow heat to be transferred to the agent. heating on the opposite side of the tubes o This ensures the undeformability of the tubes and reduces the forces to which the material of the tubes is subjected,
so that a less expensive and easier to procure material can be used for their manufacture. According to one embodiment of the invention, the gaps between the tubes are filled with good conductive materials of heat which come into play. intimate contact with almost the entire surface of the tubes facing the heating medium In this way, the gaps between the tubes, and the rear face thereof, can be included in the heating surface for the medium to be heated.
According to the invention, the tubes are provided with metal blocks which fill the gaps between the tubes on the heating medium side and envelop them entirely or almost entirely at the rear.
Such blocks can be fixed to the tubes by means of screws or the equivalent, or be cast with the tubes. They can also completely or partially surround the tubes beforehand. In any case, it is advisable to provide the blocks, on their heated side with a layer preventing the passage of heat, to prevent the incandescence of their surface. This layer should also cover the side of the tube facing the side. heating agent and preferably have a greater thickness in this region than in the region of the gaps between the tubes.
In this way the heating of the front face of the tubes is moderated and a uniform distribution of the heat is ensured around the perimeter of the inner wall of the tubes.
The invention enables approximately uniform heating of the entire periphery of the tubes to be obtained because the tubes are placed in front of heat-reflecting surfaces, and on their fire-facing side they are provided with a protective coating. against heat and that they leave gaps between them for the passage between the chamber of the hearth situated in front of these tubes and the reflecting surface situated behind them. This results in, on the one hand, reducing the heat absorption at the front of the tubes by the protective layer provided on this side, \)
and on the other hand to heat the reflective surface by the heat passing in the intervals between the tubes so that heat radiates on the rear face of the latter.
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The embodiment of the invention is shown at t. '"re dgexsn1 = ple, with further details, in the accompanying drawings :, in which:
Figo 1 is a vertical section of an air boiler along line a-b of Figo 2;
Figo 2 is a vertical section, taken on line b-d of Fig 1;
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Figo 3 is a partial vertical section through a wall of the combustion chamber;
Figo 4 shows the anchoring of a tube of the combustion chamber;
Figo 5 is a partial vertical section through another wall of the combustion chamber;
Figo 6 is a partial horizontal section through the combustion chamber of a boiler for radiant air heating;
Figo 7 is a partial section similar to Fig. 6, but on a larger scale;
Figs. 8 to 11 are partial sections similar to Figo 7 but showing other embodiments;
Figo 12 is a horizontal section of a boiler for radiant air heating, taken along line c-d of Figo 8;
Figo 13 is a vertical section taken along line a-b of Figo 7;
Figo 14 is a partial section corresponding to Figo 8, on a larger scale
The radiation boiler shown in Figs 1 and 2 is a two flame path boiler with pulverized coal angle burners, where Air is the motive medium heated in the tubes.
The air coming from a compressor arrives by the pipes 1 in the manifold 2 and by the coils of the preheater 3 established inside the second flame path of the boiler in the outlet manifold 40 From the latter, preheated air is sent by the pipes 5 in the manifolds 6, arranged at the lower end of the combustion chamber,
which distribute the air evenly between the heating tubes 8 which are located in front of the front wall and the rear wall of the boiler and internally line the combustion chamber 7, and the heating tubes 9 which are located in front of the side walls of the boiler. boiler
The fuels, for example pulverized coal and the necessary combustion air, supplied by the air ducts 10, are blown by burners 11, arranged near the corners of the combustion chamber, tangentially to an imaginary circle described around of the central axis of the combustion chamber and are burned in an ascending vortex The heating tubes 9, located in front of the left and right walls of the combustion chamber are bent towards the middle of the latter at- above the burners,
so that they largely overhang the vortex of flames whirling in the lower part of the combustion chamber o When pulverized coal is used this allows better ignition and generally results in faster combustion, since the combustion gases which rise to the upper part of the combustion chamber in the radiation chamber are subjected to a vortex o The combustion residues which precipitate,
leave the combustion chamber through the slag discharge opening 12 o Tubes 8 and 9 of the combustion chamber which are traversed and therefore cooled by the air which must provide work or engine air can be provided with parts of special cast iron which ensure a uniform heat transmission and a uniform distribution of the forces due to the thermal actions in the tubes. The castings have different shapes depending on the local temperature differences in the firebox and they may be fitted with a refractory material layer
The tubes 8 of the combustion chamber, located in front of the front wall and the rear wall, are intended over a certain part of their extent, to protect the head of the boiler,
while the tubes 9 of the combustion chamber, located in front of the side walls are called upon to protect the walls of the connection going to the downward flame path and send the air, distributed uniformly over the entire width of the boiler, into the col-
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Reader 13. From the latter Pair is sent into the heater by contact 14 established in the connection passage communicating with the downward flame path to go through cross tubes 15 into the partitioned heater 16 established at the end of the flame. the combustion chamber of five partitions.
The crossover tubes 15 cause the heated medium on the heating surfaces of the contact heater to be heated on another side of the flue gas stream in the radiant chamber 9 so that an uneven heat distribution. in the heating agent acts uniformly on all tubular coils.
From the 16 Pair partitioned superheater is sent through pipes 17 to the air turbine, in which the pressure drop is transformed into mechanical energy.
The solid particles which are entrained from the combustion chamber by the burnt gases are deposited in the ash hopper 18, placed under the heater by contact. The burnt gases which are deflected in the second flame path of the boiler act on the preheater 3 as well as on the preheaters 19 and 20 serving for the preliminary heating of the combustion air and leave the boiler passing through the flue gas regulator registers 21.
The ashes possibly entrained in the second course of flames, are deposited in the ash hopper 22 located at the lower part of the latter.
To lower the temperature of the flame, a cooling material, for example water, is introduced through line 23 into the combustion chamber, the vaporization of which and possibly fusion of which absorbs heat.
Figs 3 to 5 are partial vertical sections through the walls of the combustion chamber, where the arrows indicate the direction in which the heat radiates.
In the embodiment according to Fig. 3, the tubes heated by radiation 24 are suspended from anchors 25,
which are articulated on the one hand to a lug 26 welded to the tube 24 and on the other hand to lugs 27 which are fixed to the iron U 280 The tube is thus suspended on a horizontal axis and can oscillate on the frame 31 of Boiler. The tube is connected by means of a compensation tube or expansion loop 29 to a manifold 30 which is fixed to the frame 31 and is connected to an inlet pipe or an outlet pipe 32 for the medium. to be heated in the tubes 24.
The tube is connected at its lower end to a manifold 33 which in turn is connected by a compensating loop also to an inlet or outflow pipe The mobility of the manifold 33 is limited in the horizontal direction by bars 34 which are carried by the irons U 35 or the frame and yet allow movement of the manifold 33 in the vertical direction o When the tube 24 is heated, half of the latter which is turned towards the fire takes a higher temperature high than the half which is opposite to the fire. However, no inadmissible tension due to the action of the heat can arise in the material of the tube because the latter can bulge freely on the side of the radiation approximately up to line 24 '.
As the degree of crowning can already be determined in advance by calculation and since, on the other hand, the stresses resulting from the permissible thermal actions in the tube are known in advance, it is in certain cases, when necessary, to carry out an additional anchoring of the tube , as shown in Fig. 4. An anchor 25 is then articulated to the tube 24 and it is provided with an adjustable collar 36, possibly in combination with a coil spring 37, to limit the maximum admissible crown of the tube. tubeo
In the example of FIG. 59, the tube is bent beforehand in the direction opposite to the focus so that when it is heated the tube straightens up to take a substantially rectilinear shape.
In this embodiment, the tube 38 is fixed to its upper part as well as the collector 30, while the lower collector can on the contrary move freely.
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in the horizontal direction to prevent additional stresses from being exerted to a great extent on the connection point to the manifold.
The air-fired boiler according to Figs. 6 to 11 consists of vertical radiant heated tubes 9 which, arranged side by side, delimit the combustion chamber 7 on all four sides. The pulverized coal is projected by burners located at the four corners of the combustion chamber in threads 11 directed towards a combustion circle 40 and burns inside the combustion chamber in an upward path following a helical path.
In the embodiment according to FIG. 7, the gaps between the tubes 9 are filled by means of blocks 41 having a high thermal conductivity, in which the tubes 9 are embedded. The thermal rays of the flame on the tubular wall first encounter a layer 42 of ore of chromium, chamotte, or an equivalent material of less thermal conductivity than the blocks, which is tamped on them or there is fixed in any other way. The layer has its greatest thickness in the vicinity of the median plane 43 of the tube and its minimum thickness in the median zone 44 of the intervals between the tubes.
Therefore, when the heat radiation is uniform for each unit area of the tubular wall, the heat transmission through the heat protective layer is lower in the plane 43 of the axis of the tube. tube than in plane 8 which passes through the middle between the tubes.
The greater resistance to heat transfer in the blocks as a result of the greater length of the path from the middle of the gap between the tubes to the posterior surface thereof, compared to the length of the path in the plane 43 passing through the axis of the tube, is approximately compensated by the special shape of the protective layer. Blocks 41 and 41 "can be made in one piece between two tubes, as shown in Figs 7 and 110 However, the blocks may also as shown in Figures 8 and 10 extend from the middle of the gap between two tubes to the middle of the next gap between two tubes.
Finally, as shown in Fig. 9, the blocks of each tube can be made up of two partial blocks 41 'contiguous in the plane 43 passing through the tube attachment. In all the embodiments, it is also possible, given the vertical arrangement of the tubes, for example to make a subdivision into partial blocks with joints situated in horizontal planes.
On Figso 6 to 9 the blocks surround the front face of the tubes
9. However, good results have already been obtained in an arrangement where, as shown in Fig. 11, the blocks surround only the rear face of the tubes. Contact of the blocks with the tubes need not necessarily be absolute.
There may be, as shown in Fig. 9, recesses 45, which can be intentionally made so that, when the blocks are forcefully pushed against the tubes by means of wedges 46 driven between the blocks, and plastic insert liners which are good conductors of heat 47 introduced between the blocks and the tubes, there may be a partial backflow of the intermediate furring in the recesses.
In the air-fired boiler shown in Fig. 12, pulverized coal is sent into the combustion chamber by burners arranged at the corners of the chamber approximately in a horizontal plane and which direct their jets of pulverized coal 11 tangentially to a combustion circle 40,
so that the flame of the pulverized coal burns in a vertical path of the combustion chamber following a helical path The combustion chamber is surrounded by walls of refractory earth 50. In front of these are arranged the tubes heated by radiation 9 in which circulates the air to be heated.
These tubes 9 are provided on their face facing the flame with a coating 49, consisting of chromium ore or a mass of chamotte, refractory earth or other similar material and which can be held firmly, in a known manner by means of spikes. welded to tubes, or the like. o The layer preferably surrounds the tube to such an extent that no part of the tube surface can be reached directly by
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the heat rays of the combustion chamber.
Free spaces 51 are formed between the tubes for the passage of the heat rays from the combustion chamber over the refractory earth walls 50 and possibly for the passage of the combustion gases. The refractory earth walls are provided on their face back of an insulator preventing heat loss as much as possible, so that they in turn can radiate the heat which they receive on the rear face of the tubes and thus heat the tubes 9 .
At the end of the combustion chamber, the ends 9 'of the tubes can be uniformly distributed over the cross section of the combustion gas path to form a heating surface by contact.
In the region of the combustion chamber, the tubes can also be united in pairs or in groups of a greater number of tubes provided with their protective layer, the groups leaving free spaces for the radiation or the passage of the gases of combustiono
The invention is obviously not limited to vertical tubes but can be applied, giving the same results, to tubes arranged and shaped in another way;
nor is it limited to tubes which surround a combustion chamber, but also relates to tubes which are subjected to heat only on one side and for example tubes heated only by contact with hot gases , etc.
Even if in the foregoing the invention has been described in its application to a boiler for heating air by contact, it is not however limited to a hot air boiler. On the contrary, the invention can be applied with the same result to boilers or superheaters of steam or other gases, regardless of whether the tubes are arranged directly in the combustion chamber or exposed to one-sided radiation or to heat. a heating being exerted on one of their sides only.
CLAIMS.
--------------- Hot air boiler with one or more stages operating by contact or by radiation, in particular a pulverized coal-fired boiler characterized in that 1? The medium to be heated circulates through the heating tubes, both in the region of maximum temperatures of the heating medium and in the region of maximum temperatures of the heat absorbing agent in the same direction as the combustion gases while in the region of the maximum temperatures of the heat-absorbing agent. average and minimum temperatures, the two agents circulate in the opposite direction of the combustion gases.