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PROCEDE ET APPAREILLAGE POUR L AMELIORATION DE L'UTILISATION DES
CHALEURS PERDUES.
L'utilisation des gaz d'échappement à la sortie des moteurs à gaz et des moteurs Diesel, au moyen de chaudières à récupération des cha- leurs perdues est d'autant plus économique que la chaudière, ou des parties de celle-ci, sont plus rapprochées des échangeurs de chaleurs perdues, car cette proximité permet de ramener à une valeur minimum les pertes par rayon- nement et par conduction dans les conduites d'échappement, et en même temps de ménager ces conduites en diminuant les contraintes thermiques.
En con- séquence, dans l'utilisation du procédé à circulation forcée ou à parcours forcé dans la chaudière à récupération, on réalise la constitution de la chaudière en reportant certaines parties de la surface chauffante de vapori- sation dans la conduite d'échappement, le plus près possible d'un des em- placements de l'échappement des gaz brûlés. Le progrès essentiel pour l'u- tilisation économique des chaleurs perdues est représenté par le passage au stade technique de la vapeur dite de récupération à haute pression, avec son amélioration connue du rendement dans la chaudière et dans la turbine alimentée.
Le mode divisionnel décrit de construction des chaudières doit, dans le calcul de la surface chauffante de vaporisation disposée dans la conduite d'échappement, prévoir que, avant le surchauffeur, une chute ther- mique suffisante soit encore disponible pour qu'on puisse obtenir la sur- chauffe techniquement nécessaire de la vapeur à haute pression.
Si celà n'est pas possible, on peut selon des propositions connues, soit disposer dans la conduite d'échappement le surchauffeur au lieu de la surface de vaporisation, soit produire la vapeur à haute pression dans la chaudière à récupération avec la faible surchauffe résultant de la chute thermique sans dispositif particulier, et la porter à la température élevée nécessaire dans un surchauffeur central séparé chauffé par un foyer et qu'il est rationnel
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d'affecter à plusieurs chaudières à récupération.
A la sortie, des moteurs à pistons à combustion interne inten- sivement refroidis, par exemple, à la sortie des grands moteurs à gaz refroidis suivant le procédé Erhard & Schmer, les gaz d'échappement pré- sentent,par suite de l'utilisation de quantités relativement importantes d'air de balayage, des températures inférieures à celles des machines sans balayage. Dans ce cas, on ne peut donc utiliser que dans une mesure très limitée, pour la production de vapeur à haute pression, le procédé consis- tant à disposer le surchauffeur dans la conduite d'échappement. En dehors de ce procédé, suivant les propositions faites jusqu'à présent, il ne reste plus que l'utilisation du surchauffeur central.
Les deux procédés précités représentent sans doute une méthode acceptable pour produire à la sortie des moteurs à balayage de la vapeur à haute pression. Il y subsiste toutefois l'inconvénient que, en raison de la quantité totale des gaz d'échappement, augmentée de la quantité d'air de balayage, les pertes spé- cifiques dans les gaz brûlés après la chaudière à récupération sont plus grandes que dans le cas des machines sans balayage.
Selon l'invention, les gaz brûlés doivent dans les chaudières à récupération, de préférence, après les moteurs à gaz ou les moteurs Die- sel à balayage, moyennant l'utilisation de la chaudière divisionnelle connue à circulation ou à parcours forcés dont les parties sont respectivement disposées, la première à l'intérieur de la conduite d'échappement le plus près possible de l'échangeur de chaleurs perdues, et les parties complémen- taires telles que surchauffeur, faisceaux de vaporisation et réchauffeur d'eau d'alimentation dans l'autre chaudière à récupération, subir un ré- chauffage intermédiaire après qu'ils ont été déjà refroidis dans la conduite des gaz brûlés par l'abandon de leur chaleur aux diverses parties de la chaudière, et avant qu'elles pénètrent dans l'autre partie de la chaudière,
comportant des surchauffeurs, et d'autres surfaces d'échanges thermiques.
Alors, en vue du réchauffage, du combustible doit être introduit dans le courant des gaz brûlés, ou bien sans air primaire, ou en tout cas avec une teneur en air primaire telle que l'oxygène en excès dans les gaz brûlés soit consommé, pratiquement en totalité ou au moins en majeure partie, dans la combustion du combustible introduit. Par ce moyen, on peut obtenir une analyse des gaz brûlés qui correspond à celle d'un foyer normal, et par suite,pour une température donnée des gaz brûlés, obtenir une perte norma- le dans les gaz, et par suite une amélioration technique dans 1'utilisation des gaz brûlés à la sortie des moteurs avec excès d'air dans les gaz brûlés.
On connait en soi, l'utilisation de la chaleur sensible des gaz brûlés et la consommation de l'excès d'air contenu dans ces gaz, par combustion dans les foyers de chaudières, et celà à la sortie des turbines à combustion qui en comparaison avec les moteurs à gaz et les moteurs Diesel, nécessitent pour la conservation de la température maximum condi- tionnée par les propriétés des matériaux à l'entrée dans la turbine, des excès d'air de valeurs différentes. Ces gaz brûlés servent alors pratique- ment comme vent de combustion pour les foyers de chaudières.
L'essence de l'invention consiste donc, en un réchauffage in- termédiaire à l'intérieur de la chaudière à récupération, après les pre- mières surfaces chauffantes disposées dans la conduite des gaz brûlés, avec utilisation de l'oxygène encore contenu dans les gaz brulés, ce qui procure simultanément des avantages non obtenus jusqu'ici, à savoir :
Il n'est pas nécessaire de disposer le surchauffeur pour la vapeur à haute pression dans la conduite des gaz brûlés ? ni de réaliser ce surchauffeur avec de trop grandes dimensions à cause de la chute ther- mique réduite, ou bien pour la surchauffe il n'est pas nécessaire de réa- liser un groupe de chaudières à récupération séparées et chauffées par un foyer spécial formant surchauffeur centra 1 ou surchauffeur d'aval.
Au contraire, la production de vapeur à haute pression avec surchauffe éle- vée est possible tout en atteignant les meilleurs rendements à l'intérieur de la chaudière à récupération, indépendamment de la température des gaz brûlés à la sortie du moteur. De plus, il est également possible de comman-
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der par réglage de la surchauffe intermédiaire la surchauffe de la vapeur., en particulier en coopération avec d'autres chaudières De même, le sur- chauffeur de la chaudière à récupération peut être exécuté avec des di- mensions qui lui permettent de fonctionner en surchauffeur central.
L'amélioration thermique réside avant tout dans la diminution des pertes spécifiques des gaz brûlés après la chaudière à récupération, diminution qui n'a jusqu'à présent été ni envisagée, ni obtenue dans aucun procédé d'utilisation des chaleurs perdues publié et connu, après les mo- teurs rejetant des gaz brûlés contenant de l'oxygène et dans la diminu- tion considérable qu'il est possible d'obtenir par un calcul convenable de la surface chauffante dans la conduite des gaz brûlés , des pertes par rayonnement ou par conduction dans cette conduite, en particulier par rapport au cas du montage du surchauffeur dans la conduite des gaz brûlés.
Ce dernier avantage a d'autant plus d'importance que l'on doit pour des laisons d'encombrement établir la deuxième partie de la chau- dière à récupération à une distance plus considérable du moteur, d'autant plus que les conduites d'échappement, en raison de la présence d'oxygène dans les gaz brûlés, sont plus fortement exposées aux attaques des gaz d'é- chappement que lorsqu'elles sont disposées après un moteur sans balayage.
En raison du chauffage intermédiaire décrit, on a donc con- staté que la surchauffe de la vapeur produite dans la chaudière à récupération peut encore être accrue jusqu'à la valeur désirée pour des raisons techniques, même lorsque, dans le cas de l'utilisation des cha- leurs perdues sans réchauffage intermédiaire, la chute thermique serait pour celà insuffisante.
Mais , à cette circonstance est liée également une augmentation'partielle de la production de vapeur dans la chaudière à ré- cupération, augmentation qui dépend entre autres de la disposition et du dimensionnement des surfaces chauffantes, et aussi de circonstances rela- tives à la technique des foyers qui résultent du libre choix du genre et de la quantité du combustible complémentaire, de la composition des gaz brû- lés et de la constitution de la chambre de combustion.
Dans une autre variante, suivant l'invention, de la chauffe in- termédiaire, on peut brûler le combustible complémentaire de façon en soi connue, dans une chambre de précombustion, avec une quantité d'air insuffi- sante pour la combustion complète de ce combustible complémentaire, les gaz réducteurs de la combustion sortant de la chambre de précombustion avec une température telle que, après brassage avec les gaz brûlés (refroi- dis après abandon de chaleur à la première partie de la chaudière dans la conduite des gaz brûlés) avant ou à l'entrée dans l'autre partie de la chaudière à récupération, ilssubissent une combustion finale.
Ce procédé de la chambre de précombustion présente cet avantage que, par le choix de la température des gaz brûlés provenant de la chambre de précombustion à leur rencontre avec les gaz brûlés contenant de l'oxygène, on est certain d'obtenir une stabilisation très poussée de la combustion finale.
Une telle chambre de précombustion peut être munie de surfaces chauffantes, de préférence de surfaces de vaporisation et/ou de surchauffeurs.
Le dessin annexé représente des ,exemples de réalisation de l'invention,les parties assurant les mêmes fonctions étant affectées des mêmes repères.
La fig. 1 représente le principe fondamental de l'invention à l'aide d'une chaudière à circulation forcée.
La fige 2 représente une chaudière à circulation forcée cor- respondant à la fig. 1, dans laquelle se trouve en plus un réchauffage du combustible.
Les figs. 3 à 5 représentent d'autres variantes d'une chaudiè- re, selon l'invention, avec montage d'une chambre de précombustion.
Les figs. 6 et 8 représentent schématiquement des particula- rités de la chambre de précombustion.
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La fig. 7 est une coupe suivant les axes VII-VII des figs. 6 et 8.
Selon la fig. 1, les gaz brûlés d'un moteur à balayage chauffent la surface chauffante 1 d'un faisceau de vaporisation ; ils sont en 2 ré- chauffés par introduction de combustible, et lèchent ensuite le surchauffeur 3, les surfaces de vaporisation 4 et le réchauffeur d'eau d'alimentation 5 Par 6 on désigne la pompe de circulation et par 7 le ballon séparateur.
Dans la fig. 2 après le réchauffeur d'eau 5 est disposé en Plus, le réchauffeur de combustible 8 (réchauffeur de gaz), ce qui permet d'obte- nir dans le cas de température plus élevée de l'eau d'alimentation, une température des gaz brûlés plus basse en proportion à la sortie de la chau- dière, par un mode de construction connu de la chaudière.
Tandis que les figs. 1 et 2 représentent le principe fondamen- tal,.- d'une disposition de chaudière selon l'invention, les figs. 3 et 4 représentent deux dispositions différentes de chaudières, avec chambre de précombustion, qui vont être expliquées plus en détail.
Si par exemple on dispose d'un combustible à bas prix, et si l'on réalise une production de vapeur dépassant la capacité propre du chauf- fage par récupération des chaleurs perdues, il est possible comme le repré- sente la fig. 3 de disposer dans la chambre de précombustion une partie de la surface chauffante du faisceau vaporisateur.
I désigne de nouveau une surface chauffante de vaporisation disposée dans la conduite des gaz brûlés; en 2 on introduit et brûle partiellement dans la chambre de précombustion 9 un mélange d'air et de combustible calculé en fonction de la production totale demandée à la chaudière, et de la quantité d'oxygène contenue dans les gaz brûlés;
par les orifices 10 les gaz brûlés pénètrent dans la cham- bre de combustion de la chaudière à récupération, subissent après brassage avec les gaz de la combustion réducteurs sortant de la chambre de précombus- tion 9, par leur combustion finale un réchauffage et atteignent ensuite le surchauffeur 3, la deuxième partie de la surface de vaporisation 4 dont la première partie est disposée pour former la partie radiante dans la chambre de précombustion 9, et enfin le réchauffeur d'eau d'alimentation 5.6 désig- ne alors la pompe de circulation et 7 désigne le ballon séparateur de la chau- dière à circulation forcée.
Si au contraire le problème est d'assurer la production de la vapeur le plus possible par les chaleurs perdues et de limiter le rôle de chauffage intermédiaire, à donner à la vapeur produite par récupération la surchauffe techniquement nécessaire, l'invention permet une solution qui est représentée comme exemple sur la fig. 4. Ici, dans la chambre de précombustion 9 est disposée la deuxième partie du surchauffeur 3, avan- tageusement sous forme de surchauffeur à rayonnement. En dehors de la re- cherche essentielle exposée ci-dessus d'une combustion stable avec les gaz brûlés la quantité du mélange d'air et de combustible additionnel à intro- duire dans la chambre de précombustion se règle sur l'élévation désirée de la température de la vapeur.
Ici, par suite du réchauffage intermédiaire des gaz brûlés par combustion finale, on peut atteindre déjà dans la première partie du surchauffeur 3 une température de vapeur plus élevée que sans chauffe intermédiaire. Il résulte de là que, dans cette disposition, la quantité de combustible supplémentaire nécessitée par le réchauffage inter- médiaire afin d'obtenir une surchauffe voulue de la vapeur,peut être ré- duite à la mesure minimum convenable. Le surchauffeur central ou le sur- chauffeur d'aval, connu comme groupe spécial séparé pour la surchauffe de la vapeur de récupération à haute pression, est disposé ici dans la chau- dière à récupération elle-même.
Tandis que l'exploitation économique des surchauffeurs construits séparément de la chaudière à récupération néces- site encore des surfaces de chauffe établies spécialement, les autres surfa- ces de chauffe de la chaudière à récupération jouent le même rôle. Le montage d'une deuxième partie du surchauffeur dans la chambre de précombus- tion nécessite, en raison de la grande chute thermique, des surfaces de chauffe du surchauffeur plus petites que celles des exemples illustrés par les figs. 1 et 2, tandis que tous les autres avantages peuvent être obtenus
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en même temps que le chauffage intermédiaire dans la chaudière à récupéra- tion.
En plus des exemples illustrés par les figs . 3 et 4;il est pos- sible de réaliser d'autres dispositions quelconques en fonction des suje- tions de la production et de la surchauffe de la vapeur et des nécessités techniques relatives à la construction des foyers et des chaudières,dans la chambre de précombustion et dans le reste de la chaudière à récupératicn.
On peut ainsi, par exemple selon la fig. 5 disposer la première partie de la surface chauffante du faisceau de vaporisation 4 comme partie à rayon- nement, et ensuite la deuxième partie du surchauffeur 3 dans la chambre de précombustion.
Un brassage intensif des gaz brûlés contenant de l'oxygène avec les gaz de la combustion sortant de la chambre de précombustion est, en plus du maintien de la température de combustion nécessaire, la condition d'une bonne combustion finale. Selon l'invention, le courant des gaz brûlés, ré- parti le plus également possible par des orifices séparés, est introduit con- centriquement dans le courant des gaz de la combustion sortant de la chambre de précombustion. Il est avantageux d'utiliser des modèles de brûleurs en soi connus pour le brassage, les gaz de la combustion sortant de la chambre de précombustion au lieu de gaz de chauffage, et les gaz brûlés au lieu d'air de combustion.
Dans la fig. 6, les gaz de la combustion sortent de la chambre de précombustion 9 au centre et les gaz brûlés pénètrent ensemble par les orifices 10 dans la chaudière à récupération, de telle fagon que les gaz brûlés réalisent en veines concentriques, la surface d'un cône en rotation
Tandis que dans la fig. 6 la conduite des gaz brûlés Il et la chambre de précombustion 9 sont disposées perpendiculairement l'une à l'autre, la fig, 7 représente une disposition coaxiale de ces deux parties, un échange thermique entre les gaz brûlés et la chambre de combustion étant possible de façon connue en soi.
Tous les exemples sont représentés pour des chaudières à circu- lation forcée. Ils n'épuisent pas les possibilités de réalisation. Ainsi par exemple les surfaces chauffantes pour les faisceaux de vaporisation et. le surchauffeur peuvent suivant les besoins être disposés dans les diverses parties de la chaudière avant et après le réchauffage intermédiaire.
Si l'on exécute la surface chauffante du faisceau de vaporisa- tion 1 en forme de grille, celle-si amortit l'écoulement pulsatoire de l'é- chappement, ce qui facilite une introduction régulière du combustible dans le courant des gaz brûlés.
Dans son esprit et en vertu de son principe, on peut utiliser le procédé suivant l'invention également pour les fours avec gaz brûlés ré- ducteurs.
REVENDICATIONS
I.- L'invention a pour objet un procédé pour l'amélioration de l'utilisation des chaleurs perdues, de préférence, à la sortie des mo- teurs à gaz ou des moteurs Diesel à balayage des gaz brûlés, avec une chau- dière à récupération des chaleurs perdues, suivant le procédé de circulation forcée ou de parcours forcée dont la première partie est disposée dans la conduite d'évacuation des gaz brûlés près de l'échangeur des chaleurs perdues, caractérisé par les points suivants pris isolément ou en combinaison :
1.- Les gaz brûlés, après abandon de leur chaleur à la premiè- re partie de la chaudière, subissent dans la conduite d'évacuation des gaz brûlés, par introduction de combustible sans ou avec excès d'air, un réchauf- fage intermédiaire, 1'oxygène en excès dans les gaz brûlés étant pratiquement consommé en totalité ou en majeure partie par la combustion du combustible introduit.
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PROCESS AND APPARATUS FOR IMPROVING THE USE OF
LOST HEAT.
The use of exhaust gases at the outlet of gas engines and diesel engines by means of waste heat recovery boilers is all the more economical when the boiler, or parts thereof, are closer to the waste heat exchangers, because this proximity makes it possible to reduce the losses by radiation and by conduction in the exhaust pipes to a minimum value, and at the same time to spare these pipes by reducing thermal stresses.
Consequently, in the use of the forced circulation or forced circulation process in the recovery boiler, the constitution of the boiler is carried out by transferring certain parts of the heating vaporization surface into the exhaust pipe, as close as possible to one of the burnt gas exhaust locations. The essential progress for the economical use of waste heat is represented by the passage to the technical stage of the so-called high pressure recovery steam, with its known improvement in efficiency in the boiler and in the fed turbine.
The divisional method of construction of the boilers described must, in calculating the heating area of vaporization disposed in the exhaust duct, provide that, before the superheater, a sufficient thermal drop is still available so that the temperature can be obtained. Technically necessary overheating of high pressure steam.
If this is not possible, according to known proposals, it is possible either to place the superheater in the exhaust pipe instead of the vaporization surface, or to produce high pressure steam in the recovery boiler with the resulting low superheating. of the thermal drop without any particular device, and bring it to the high temperature required in a separate central superheater heated by a fireplace and that it is rational
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to assign to several recovery boilers.
At the outlet of intensively cooled internal combustion piston engines, for example, at the outlet of large gas engines cooled according to the Erhard & Schmer process, the exhaust gases present as a result of the use relatively large amounts of purging air, lower temperatures than machines without sweeping. In this case, therefore, the process consisting in placing the superheater in the exhaust pipe can only be used to a very limited extent for the production of steam at high pressure. Apart from this process, according to the proposals made so far, only the use of the central superheater remains.
Both of the above processes are arguably an acceptable method of producing high pressure steam at the output of scavenging engines. However, there remains the disadvantage that, due to the total quantity of the exhaust gases, increased by the quantity of purging air, the specific losses in the flue gases after the recovery boiler are greater than in the case of machines without scanning.
According to the invention, the burnt gases must in recovery boilers, preferably after gas engines or Die-sel scavenging engines, by means of the use of the known divisional circulating or forced-flow boiler, the parts of which are are respectively arranged, the first inside the exhaust duct as close as possible to the waste heat exchanger, and the complementary parts such as superheater, vaporization pipes and feed water heater in the other recovery boiler, undergo intermediate re- heating after they have already been cooled in the flue gas line by releasing their heat to the various parts of the boiler, and before they enter the other part of the boiler,
comprising superheaters, and other heat exchange surfaces.
Then, with a view to reheating, fuel must be introduced into the flue gas stream, either without primary air, or in any case with a primary air content such that the excess oxygen in the flue gases is consumed, practically wholly or at least for the most part, in the combustion of the fuel introduced. By this means, it is possible to obtain an analysis of the burnt gases which corresponds to that of a normal hearth, and consequently, for a given temperature of the burnt gases, to obtain a normal loss in the gases, and consequently a technical improvement. in the use of the burnt gases at the outlet of the engines with excess air in the burnt gases.
We know in itself, the use of the sensible heat of the burnt gases and the consumption of the excess air contained in these gases, by combustion in the furnaces of boilers, and that at the output of the combustion turbines which in comparison with gas engines and diesel engines, in order to maintain the maximum temperature conditional on the properties of the materials entering the turbine, excess air of different values is required. These burnt gases are then used practically as a combustion vent for the boiler hearths.
The essence of the invention therefore consists of an intermediate heating inside the recovery boiler, after the first heating surfaces arranged in the flue gas pipe, with use of the oxygen still contained in the boiler. burnt gases, which simultaneously provides advantages not previously obtained, namely:
It is not necessary to have the superheater for high pressure steam in the flue gas line? nor to realize this superheater with too large dimensions because of the reduced thermal drop, or else for the superheating it is not necessary to create a group of separate recovery boilers and heated by a special furnace forming a superheater centra 1 or downstream superheater.
On the contrary, the production of high pressure steam with high superheating is possible while achieving the best efficiency inside the recovery boiler, regardless of the temperature of the flue gases at the outlet of the engine. In addition, it is also possible to order
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der by adjusting the intermediate superheating the superheating of the steam., in particular in cooperation with other boilers Likewise, the superheater of the recovery boiler can be executed with dimensions which allow it to operate as a superheater central.
The thermal improvement lies above all in the reduction in the specific losses of the burnt gases after the recovery boiler, a reduction which has so far been neither considered nor obtained in any method of using waste heat published and known, after engines emitting flue gases containing oxygen and in the considerable reduction which is possible to obtain by a suitable calculation of the heating surface in the flue gas line, losses by radiation or by conduction in this pipe, in particular with respect to the case of mounting the superheater in the flue gas pipe.
This last advantage is all the more important since, for space requirements, it is necessary to establish the second part of the recovery boiler at a greater distance from the engine, especially since the pipes of Exhausts, due to the presence of oxygen in the flue gases, are more strongly exposed to the attack of the exhaust gases than when they are placed after an engine without scavenging.
Due to the intermediate heating described, it has therefore been found that the superheating of the steam produced in the recovery boiler can be further increased to the desired value for technical reasons, even when, in the case of use of heat lost without intermediate reheating, the thermal drop would therefore be insufficient.
However, this circumstance is also linked to a partial increase in the production of steam in the recovery boiler, an increase which depends, among other things, on the arrangement and dimensioning of the heating surfaces, and also on circumstances relating to the technique. fireplaces which result from the free choice of the type and quantity of additional fuel, the composition of the gases burned and the constitution of the combustion chamber.
In another variant, according to the invention, of the intermediate heating, the additional fuel can be burnt in a manner known per se, in a precombustion chamber, with an insufficient quantity of air for the complete combustion of this. additional fuel, the combustion reducing gases leaving the precombustion chamber with a temperature such that, after mixing with the flue gases (cooled after releasing heat to the first part of the boiler in the flue gas line) before or when entering the other part of the recovery boiler, they undergo final combustion.
This process of the precombustion chamber has the advantage that, by the choice of the temperature of the burnt gases coming from the precombustion chamber at their meeting with the burnt gases containing oxygen, it is certain to obtain a very thorough stabilization. of the final combustion.
Such a pre-combustion chamber can be provided with heating surfaces, preferably with vaporization surfaces and / or superheaters.
The appended drawing represents examples of embodiments of the invention, the parts providing the same functions being assigned the same references.
Fig. 1 represents the fundamental principle of the invention using a forced circulation boiler.
Fig. 2 represents a forced circulation boiler corresponding to fig. 1, in which there is also a fuel heating.
Figs. 3 to 5 show other variants of a boiler, according to the invention, with mounting of a precombustion chamber.
Figs. 6 and 8 schematically represent features of the precombustion chamber.
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Fig. 7 is a section along the axes VII-VII of Figs. 6 and 8.
According to fig. 1, the burnt gases from a scavenging motor heat the heating surface 1 of a vaporization beam; in 2 they are reheated by the introduction of fuel, and then lick the superheater 3, the vaporization surfaces 4 and the feed water heater 5. By 6 is meant the circulation pump and by 7 the separator tank.
In fig. 2 After the water heater 5 is additionally arranged, the fuel heater 8 (gas heater), which makes it possible to obtain in the case of a higher temperature of the supply water, a temperature of the burnt gas lower in proportion at the outlet of the boiler, by a known method of construction of the boiler.
While figs. 1 and 2 represent the fundamental principle, .- of a boiler arrangement according to the invention, figs. 3 and 4 show two different boiler arrangements, with a precombustion chamber, which will be explained in more detail.
If, for example, a low-cost fuel is available, and if the production of steam exceeds the own capacity of the heating by recovering the waste heat, it is possible, as shown in FIG. 3 to place part of the heating surface of the vaporizer bundle in the precombustion chamber.
I again denotes a heating vaporization surface arranged in the flue gas line; in 2 is introduced and partially burned in the precombustion chamber 9 a mixture of air and fuel calculated as a function of the total production demanded from the boiler, and of the quantity of oxygen contained in the burnt gases;
through orifices 10 the burnt gases enter the combustion chamber of the recovery boiler, undergo after stirring with the reducing combustion gases leaving the pre-combustion chamber 9, by their final combustion a reheating and then reach the superheater 3, the second part of the vaporization surface 4, the first part of which is arranged to form the radiant part in the pre-combustion chamber 9, and finally the feed water heater 5.6 then designates the circulation pump and 7 designates the separator flask of the forced circulation boiler.
If, on the contrary, the problem is to ensure the production of steam as much as possible by the waste heat and to limit the role of intermediate heating, to give the steam produced by recovery the technically necessary superheating, the invention allows a solution which is shown as an example in FIG. 4. Here, in the pre-combustion chamber 9 is arranged the second part of the superheater 3, advantageously in the form of a radiant superheater. Apart from the essential research set out above for a stable combustion with the flue gases, the quantity of the mixture of air and additional fuel to be introduced into the precombustion chamber is regulated according to the desired elevation of the combustion. steam temperature.
Here, as a result of the intermediate heating of the burnt gases by final combustion, a higher vapor temperature can already be achieved in the first part of the superheater 3 than without intermediate heating. As a result, in this arrangement the amount of additional fuel required by the intermediate reheating in order to achieve a desired superheat of the steam can be reduced to the minimum suitable extent. The central superheater or the downstream superheater, known as a separate special unit for superheating the high pressure recovery steam, is here arranged in the recovery boiler itself.
While the economical operation of superheaters built separately from the recovery boiler still requires specially designed heating surfaces, the other heating surfaces of the recovery boiler play the same role. The mounting of a second part of the superheater in the pre-combustion chamber requires, because of the large thermal drop, heating surfaces of the superheater smaller than those of the examples illustrated in figs. 1 and 2, while all other benefits can be obtained
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at the same time as the intermediate heating in the recovery boiler.
In addition to the examples illustrated by figs. 3 and 4; it is possible to make any other arrangements depending on the subject of the production and superheating of steam and the technical requirements relating to the construction of fireplaces and boilers, in the heating chamber. pre-combustion and in the rest of the recovery boiler.
It is thus possible, for example according to FIG. 5 arrange the first part of the heating surface of the vaporization bundle 4 as the radiating part, and then the second part of the superheater 3 in the precombustion chamber.
Intensive mixing of the oxygen-containing flue gases with the combustion gases leaving the precombustion chamber is, in addition to maintaining the necessary combustion temperature, the condition for good final combustion. According to the invention, the stream of the burnt gases, distributed as evenly as possible by separate orifices, is introduced concentrically into the stream of combustion gases leaving the precombustion chamber. It is advantageous to use models of burners known per se for stirring, the combustion gases leaving the precombustion chamber instead of heating gases, and the burnt gases instead of combustion air.
In fig. 6, the combustion gases leave the precombustion chamber 9 in the center and the burnt gases enter together through the orifices 10 in the recovery boiler, in such a way that the burnt gases form in concentric veins, the surface of a cone in rotation
While in fig. 6 the flue gas pipe II and the precombustion chamber 9 are arranged perpendicular to each other, fig, 7 shows a coaxial arrangement of these two parts, a heat exchange between the flue gases and the combustion chamber being possible in a manner known per se.
All the examples are shown for boilers with forced circulation. They do not exhaust the possibilities of realization. So for example the heating surfaces for the vaporization beams and. the superheater can be arranged in the various parts of the boiler as required before and after intermediate reheating.
If the heating surface of the vaporization beam 1 is made in the form of a grid, this dampens the pulsating flow of the exhaust, which facilitates an even introduction of the fuel into the flue gas stream.
In its spirit and by virtue of its principle, the process according to the invention can also be used for furnaces with reducing flue gases.
CLAIMS
I.- The object of the invention is a method for improving the use of waste heat, preferably at the outlet of gas engines or of diesel engines with flue gas scavenging, with a boiler. with recovery of lost heat, according to the forced circulation or forced route process, the first part of which is placed in the flue gas discharge pipe near the waste heat exchanger, characterized by the following points taken individually or in combination :
1.- The burnt gases, after leaving their heat in the first part of the boiler, undergo in the exhaust gas discharge pipe, by introducing fuel without or with excess air, an intermediate heating. , The oxygen in excess in the flue gases being practically consumed in whole or in major part by the combustion of the introduced fuel.
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