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CHAUDIERE A RAYONNEMENT AVEC CIRCULATION NATURELLE DE L'EAU DE
CHAUDIERE ET CHAUFFAGE AU CHARBON PULVERISE.
La présente invention a trait à une chaudière à rayonnement avec circulation naturelle de l'eau de chaudière et chauffage au charbon pulvérisé avec tirage ascendant.
On a proposé, dans des chaudières de ce genre, de diviser la cham- bre de chauffe en plusieurs chambres de combustion à portée de l'entrée du combustible et de la décharge des résidus de combustible, afin dq garder des températures à peu près égales, pour des charges partielles de la chaudière, dans les chambres de combustion encore en action afin de maintenir un écou- lement de la scorie.
Dans les propositions connues jusqu'à présent, on a utilisé pour cette division des parois de tubes dans lesquelles une circulation forcée de l'eau de chaudière était entretenue par des pompes.
La présente invention vise à former les chambres de combustion de la chaudière à l'aide de tubes s'étendant au-dessus de la hauteur de la chambre de combustion et intercalés seulement dans la circulation naturelle de l'eau de chaudière.
A cet effet, suivant l'invention, les chambres de combustion revêtues tout autour de tubes montants, sont étranglées, par des coudes ren- trants des tubes montants en une chambre de précombustion servant à l'entrée du combustible et à la décharge des scories et pourvue de collecteurs infé- rieurs séparés et de tuyaux de décharge séparés reliant les collecteurs in- férieurs avec le ou les corps supérieurs de chaudières Ceci permet de renon- cer pour la circulation dans la chaudière,, à des moyens mécaniques qui sont la cause de troubles continuels et qui, avant tout, exigent des pompes pour chaque chambre de combustion.
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Les tubes montants des parois extérieures des chambres de combus- tion adjacentes sont utilisés pour revêtir Intérieurement les parois extérieu- res des chambres de combustion subséquente ou de la chambre collectrice de gaz brûlés d'où les gaz brûlés s'écoulent vers les autres échangeurs de tem- pérature de la chaudière.
Les tubes montants des parois intérieures des chambres de combus- tion, c'est-à-dire des parois adjacentes de différentes chambres de combus- tion, suivant l'invention, débouchent dans des collecteurs intermédiaires arrangés au-dessus de l'échappement de gaz brûlés de la chambre collectrice.
Dans ce cas, les collecteurs intermédiaires peuvent recouvrir la largeur des chambres de combustion de sorte que le mélange de vapeur et d'eau y contenu s'écoule axialement vers l'une ou l'autre paroi extérieure ou, suivant l'in- vention, les tubes montants des parois intérieures des chambres de combustion peuvent être coudés à leurs extrémités supérieures ascendantes vers la paroi extérieure de la chambre collectrice de gaz brûlés et déboucher en dehors dans des collecteurs intermédiaires verticaux, à côté de la paroi extérieure.
Dans ce cas, les tubes montants des parois de différentes chambres de combus- tion adjacentes peuvent être reliés par des fourchettes de tubes, à leur par- tie supérieure, à une paroi antérieure commune aboutissant à un collecteur intermédiaire commun.
Suivant l'invention, les collecteurs intermédiaires, d'une part, sont reliés à leur sommet au corps de vapeur de la chaudière, tandis que, d'autre part, des tubes de décharge conduisent de ces collecteurs intermédiai- res vers les collecteurs inférieurs des tubes montants des chambres de com- bustion.
La chaudière à rayonnement, suivant l'invention, est avantageuse- ment agencée de telle sorte que l'échappement de gaz brûlés d'une chambre de combustion est relié par un passage de gaz brûlés aux surfaces de chauffe insérées à la suite de l'admission de gaz brûlés située au-dessus de la cham- bre de combustion, où l'échappement de gaz brûlés de l'autre chambre de com- bustion débouche latéralement.
Cette construction présente aussi des avantages dans l'utilisation de l'espace, puisque la chambre de combustion latérale peut être placée au- dessous des passages de gaz brûlés ou des surfaces de chauffe insérées subsé- quentes de la chaudière. Les chambres de combustion peuvent recevoir d'une manière connue le combustible, qui peut consister en charbon pulvérisé ou d'autres matières semblables, de même que l'air, transversalement au tirage ascendant dans la chambre de combustion, par plusieurs tuyères débitant tan- gentiellement à l'axe médian de la chambre de combustion.
Suivant l'inven- tion, les chambres de combustion sont arrangées en plusieurs séries et l'en- trée du combustible se fait seulement par les parois extérieures des chambres de combustion, tandis-que les angles adjacents-de toutes' les' chambrés-de com- bustion sont alimentés en air seulement.
Les chambres de combustion peuvent ainsi être plus rapprochées, c'est-à-dire logées dans un petit espace.
Des conduites de combustible entre les chambres de combustion ne sont plus nécessaires.
Les tuyères d'air n'ont guère besoin d'être observées et remplacées et elles peuvent être facilement alimentées en air depuis les parois extérieures.
D'autres détails de l'invention sont indiqués dans les dessins annexés et la description les concernant.
Dans ces dessins, qui représentent plusieurs exemples d'exécution de l'invention :
La figure 1 est une coupe verticale d'un générateur de vapeur à rayonnement suivant la ligne a-b de la figure 2 ;
La figure 2 une coupe horizontale suivant la ligne c-d de la figu- re 1;
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La figure 3 une coupe verticale d'une chaudière à rayonnement cons- tituant une autre forme d'exécution, à une autre échelle;
La figure 4 une coupe verticale suivant la ligne e-f de la figure
3 ;
La figure 5 une coupe verticale d'une autre forme d'exécution d'une chaudière à rayonnement, suivant la ligne i-k de la figure 6;
La figure 6 une coupe verticale suivant la ligne g-h de la figure
5;
La figure 7 une coupe partielle verticale d'une forme d'exécution analogue d'une chaudière à rayonnement;
La figure 8 une coupe verticale suivant la ligne a-b de la figure 9;
La figure 9 une coupe horizontale suivant la ligne c-d de la figure 8.
Le générateur de vapeur construit pour la circulation naturelle de l'eau de chaudière a un foyer divisé, dans la zone de l'entrée de combus- tible et de l'évacuation de la scorie, en quatre chambres de combustion re- froidies de tous côtés par des tubes d'eau montants. Les chambres de combus- tion débouchent dans un espace collecteur 3. Chaque chambre de combustion est subdivisée en une chambre de précombustion 1 et une chambre de combustion subséquente 2 en coudant en dedans les tubes montants des quatre parois.
De préférence les tubes montants des chambres de précombustion sont pourvus de goujons et recouverts de matières réfractaires de manière à diminuer la transmission de chaleur en vue d'atteindre de hautes températures dans la chambre, dans le but d'évacuer, la scorie à l'état liquide. Chaque chambre de précombustion est équipée d'un foyer indépendant dont les brûleurs 5 sont placés dans les angles extérieure-- des chambres de précombustion et chaque chambre est alimentée par un ou plusieurs dispositifs d'alimentation de char- bon pulvérisé ou des dispositifs à souffler et broyer le charbon. Les tuyè- res d'angle 6, près de l'axe médian de foyer 4, n'ont pas besoin d'être ali- mentés de poussière, mais ils sont alimentés d'air.
Quelques tubes des pa- rois 7 des chambres de précombustion adjacentes à l'axe médian de foyer pas- sent de ces parois à celles leur faisant face, en formant des grilles à scorie 8 à l'extrémité de chaque chambre de combustion. Les tubes 9 des parois intérieures 7 et 10 de chaque chambre de précombustion vont à des collecteurs intermédiaires 11 fortement ascendants à l'extrémité des chambres de combustion subséquentes 2. Dans ces collecteurs intermédiaires se produit une séparation d'eau et de vapeur, l'eau recoulant dans les chambres de pré- combustion collectrices inférieures 17 par les tubes de circulation descen- dants 12 tandis que la vapeur s'écoule longitudinalement par le collecteur ascendant, vers le bout extérieur de celui-ci.
Cette vapeur est conduite directement au corps de la chaudière (non représenté) par les tubes 13 rac- cordés au bout extérieur du collecteur. Les tubes montants 14 des autres parois de chaque chambre vont directement aux collecteurs intermédiaires 15 logés à l'extrémité de la chambre collectrice de gaz brûlés 3, les tubes étant coudés à l'extrémité de la chambre de combustion subséquente de telle sorte qu'ils couvrent uniformément les quatre parois extérieures de la chambre col- lectrice 3. Dans les collecteurs intermédiaires 15 se produit aussi une sé- paration d'eau et de vapeur, l'eau coulant vers les collecteurs inférieurs 17 des chambres de précombustion par les tubes descendants 16,tandis que la vapeur s'écoule dans le corps de chaudière par les tubes montants 18.
Chaque chambre de précombustion a, en outre, son propre système de tubes des- cendants 19, inséré entre le corps d'approvisionnement en eau de la chaudière et les collecteurs 17, de telle sorte qu'en chauffant une ou quelques-unes des chambres de combustion, leur circulation d'eau peut être maintenue indé- pendante des chambres de précombustion non chauffées.
La chaudière suivant les figures 1 et 2 a quatre chambres de pré- combustion. Chaque chambre de précombustion est alimentée de combustible par les tuyères 5 à ses trois angles extérieurs. Aux angles intérieurs ad-
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jacents 6, les chambres de précombustion sont seulement alimentées d'air.
Un tourbillon de flammes uniforme est assuré dans chacune des chambres de précombustion, parce que le combustible est admis dans les chambres de pré- combustion avec environ 15 % de la totalité de l'air de combustion et ainsi 25% de l'air de combustion peuvent être admis aux angles 6 de telle sorte que 20% d'air de combustion sont encore disponibles à chaque angle pour les brûleurs 5 et admis comme air secondaire. L'alimentation en combustible est assurée en raccordant les brûleurs 5 à des appareils d'alimentation de char- bon pulvérisé ou à des dispositifs d'admission de telle sorte que selon la charge de la chaudière, une ou plusieurs chambres de combustion peuvent être coupées du chauffage.
En utilisant quatre chambres de combustion, par exem- ple, et en coupant trois chambres seulement, la capacité peut être réduite à 25% de la capacité maximum et en outre pour une chambre à elle seule à en- viron 2/3 de sa charge maximum, de sorte que la capacité de la chaudière tou- te entière peut être réduite à environ 17% et néanmoins une température suf- fisamment haute est maintenue pour l'évacuation de la scorie à l'état liquide.
Aucun dérangement nuisible ne se produira ni dans la circulation de l'eau de chaudière, ni dans le refroidissement suffisant des tubes montants de tou- tes les chambres de combustion.
Il en est à peu près de même pour la chaudière suivant les figures 3 et 4, qui a trois chambres de précombustion 1 montées en série. Dans celle- ci, les tubes montants des parois intérieures 9 sont coudés à leurs parties supérieures vers la façade de la paroi extérieure de la chaudière, deux parois intermédiaires étant jointes par des fourchettes de tubes à une paroi de tu- bes commune 20 se raccordant aux collecteurs intermédiaires 11.
Dans la chaudière suivant les figures 5 et 6, les tubes verticaux 22 des parois de chambres de combustion adjacentes montent sans cloisons jus- que dans l'entrée de gaz brûlés 30 des surfaces de chauffe suivantes, par exemple celles du surchauffeur 26 constituées par des parois de tubes nota- blement écartées les unes des autres et raccordées directement au corps de chaudière par exemple. Ils reçoivent donc aussi l'eau de circulation direc- tement du corps de chaudière par les tubes descendants 19.
Dans ce,cas, les tubes verticaux 22 sont espacés à leur partie supérieure de telle sorte qu'ils laissent un passage 23 pour les gaz brûlés de la chambre de combustion adjacent-e. Les tubes verticaux 24 des parois de chambres de combustion adjacentes opposées débouchent dans les collecteurs 25, revêtant la chambre de combustion de séries de tubes espacées. Dans les chaudières représentées, les chambres de combustion sont étranglées à leurs parties inférieures en des chambres de précombustion 1, la, par des courbes bouclées des tubes verticaux 31. Les chambres de précombustion reçoivent du combustible par les bru leurs 5 et de l'air additionnel par les entrées d'air secondaire 6. La scorie est évacuée par les sorties 32.
Dans la chaudière suivant la figure 7 le passage d'échappement de gaz brûlés 27 de la chambre de précombustion 1 est prolongé en arrière 'dans la chambre de précombustion par un conduit 33. Le conduit 33 est entouré de tubes de chau- dière 28 qui, par exemple, sont supportés par des tubes de chaudière 29 cou- dés en U. Les tubes 28 et 29 sont alimentés d'eau au moyen de pompes, par exemple directement par la pompe d'alimentation de chaudière.
Dans les chaudières suivant les figures 8 et 9, les gaz de combus- tion sortent des chambres de précombustion la resp. des chambres de combus- tion subséquente 2a entre les séries de tubes 9 dans le collecteur 3 et, de celui-ci , passent seuls ou conjointement avec les gaz de combustion de la chambre 1 dans les autres carneaux de tirage de la chaudière. Ils y ren- contrent les parois de tubes 26 d'un surchauffeur de vapeur à rayonnement arrangées comme des parois de cloisonnement, et ensuite le surchauffeur de vapeur à contact 34, un réchauffeur d'eau d'alimentation de vaporisation 35, un réchauffeur d'air 36 et un réchauffeur d'eau d'alimentation 37, avant d'arriver à la cheminée de la chaudière.
Le surchauffeur de vapeur à contact est disposé dans le carneau de gaz brûlés horizontal, et les surfaces de chauf- fe suivantes dans le carneau descepdant, de sorte que la chambre la ou 2 a
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soit couverte par le carneau horizontal.
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RADIATION BOILER WITH NATURAL CIRCULATION OF WATER
BOILER AND HEATING WITH PULVERIZED COAL.
The present invention relates to a radiant boiler with natural circulation of the boiler water and pulverized coal heating with upward draft.
It has been proposed, in boilers of this kind, to divide the heating chamber into several combustion chambers within reach of the fuel inlet and the discharge of fuel residues, in order to keep temperatures approximately equal. , for partial loads of the boiler, in the combustion chambers still in action in order to maintain a flow of the slag.
In the proposals known until now, for this division, tube walls were used in which a forced circulation of the boiler water was maintained by pumps.
The present invention aims to form the combustion chambers of the boiler using tubes extending above the height of the combustion chamber and interposed only in the natural circulation of the boiler water.
To this end, according to the invention, the combustion chambers, coated all around the upright tubes, are constricted by elbows entering the upright tubes into a precombustion chamber serving to enter the fuel and discharge the slag. and provided with separate lower manifolds and separate discharge pipes connecting the lower manifolds with the upper boiler body (s). This makes it possible to dispense with the circulation in the boiler, the mechanical means which are the cause. constant troubles and which, above all, require pumps for each combustion chamber.
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The riser tubes of the outer walls of the adjacent combustion chambers are used to internally line the outer walls of the subsequent combustion chambers or of the flue gas collection chamber from which the flue gases flow to the other heat exchangers. boiler temperature.
The rising tubes of the interior walls of the combustion chambers, that is to say of the adjacent walls of different combustion chambers, according to the invention, open into intermediate manifolds arranged above the exhaust of the combustion chamber. flue gas from the collecting chamber.
In this case, the intermediate manifolds may cover the width of the combustion chambers so that the mixture of steam and water contained therein flows axially towards one or the other outer wall or, according to the invention. , the rising tubes of the internal walls of the combustion chambers can be bent at their upper ends ascending towards the external wall of the flue gas collecting chamber and open out into vertical intermediate collectors, next to the external wall.
In this case, the rising tubes of the walls of different adjacent combustion chambers can be connected by forks of tubes, at their upper part, to a common front wall terminating in a common intermediate manifold.
According to the invention, the intermediate collectors, on the one hand, are connected at their top to the steam body of the boiler, while, on the other hand, discharge tubes lead from these intermediate collectors to the lower collectors. riser tubes from the combustion chambers.
The radiation boiler according to the invention is advantageously arranged such that the exhaust of burnt gases from a combustion chamber is connected by a passage of burnt gases to the heating surfaces inserted after the combustion chamber. burnt gas intake located above the combustion chamber, where the burnt gas exhaust from the other combustion chamber opens laterally.
This construction also has advantages in the use of space, since the side combustion chamber can be placed below the flue gas passages or subsequent inserted heating surfaces of the boiler. The combustion chambers may receive in a known manner the fuel, which may consist of pulverized coal or other similar material, as well as the air, transversely to the updraft in the combustion chamber, through several nozzles delivering tan- essentially to the median axis of the combustion chamber.
According to the invention, the combustion chambers are arranged in several series and the entry of fuel takes place only through the outer walls of the combustion chambers, while the adjacent corners of all the chambers combustion chambers are supplied with air only.
The combustion chambers can thus be closer together, that is to say housed in a small space.
Fuel lines between the combustion chambers are no longer necessary.
The air nozzles hardly need to be observed and replaced and they can be easily supplied with air from the outer walls.
Further details of the invention are given in the accompanying drawings and the description relating thereto.
In these drawings, which represent several examples of execution of the invention:
Figure 1 is a vertical section of a radiation steam generator taken along line a-b of Figure 2;
Figure 2 a horizontal section taken along line c-d of Figure 1;
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FIG. 3 is a vertical section through a radiation boiler constituting another embodiment, on another scale;
Figure 4 a vertical section along the line e-f of figure
3;
Figure 5 a vertical section of another embodiment of a radiation boiler, taken along the line i-k of Figure 6;
Figure 6 a vertical section along the line g-h of the figure
5;
FIG. 7 a partial vertical section of a similar embodiment of a radiant boiler;
Figure 8 a vertical section along the line a-b of Figure 9;
Figure 9 a horizontal section along the line c-d of Figure 8.
The steam generator built for the natural circulation of the boiler water has a divided hearth, in the area of the fuel inlet and the slag discharge, into four fully cooled combustion chambers. sides by rising water tubes. The combustion chambers open out into a collector space 3. Each combustion chamber is subdivided into a precombustion chamber 1 and a subsequent combustion chamber 2 by bending the rising tubes of the four walls inside.
Preferably the riser tubes of the precombustion chambers are provided with studs and covered with refractory material so as to reduce the heat transmission in order to reach high temperatures in the chamber, in order to evacuate the slag in the liquid state. Each precombustion chamber is equipped with an independent hearth, the burners of which are placed in the outer corners of the precombustion chambers and each chamber is fed by one or more pulverized coal feed devices or blowing devices. and grind the coal. The corner nozzles 6, near the center line of the hearth 4, do not need to be supplied with dust, but they are supplied with air.
Some tubes of the walls 7 of the precombustion chambers adjacent to the central axis of the hearth pass from these walls to those facing them, forming slag grates 8 at the end of each combustion chamber. The tubes 9 of the inner walls 7 and 10 of each precombustion chamber go to intermediate manifolds 11 strongly rising at the end of the subsequent combustion chambers 2. In these intermediate manifolds a separation of water and steam occurs, the water flowing back into the lower manifold pre-combustion chambers 17 through the downward circulation tubes 12 while the vapor flows longitudinally through the upward manifold to the outer end thereof.
This steam is conducted directly to the body of the boiler (not shown) by the tubes 13 connected to the outer end of the manifold. The upright tubes 14 of the other walls of each chamber go directly to the intermediate manifolds 15 housed at the end of the flue gas collecting chamber 3, the tubes being bent at the end of the subsequent combustion chamber so that they uniformly cover the four outer walls of the collector chamber 3. In the intermediate collectors 15 there is also a separation of water and steam, the water flowing to the lower collectors 17 of the precombustion chambers through the down tubes 16, while the steam flows into the boiler body through the rising tubes 18.
Each precombustion chamber has, moreover, its own system of descending tubes 19, inserted between the water supply body of the boiler and the manifolds 17, so that by heating one or some of the chambers combustion, their water circulation can be maintained independent of the unheated pre-combustion chambers.
The boiler according to Figures 1 and 2 has four pre-combustion chambers. Each precombustion chamber is supplied with fuel by the nozzles 5 at its three outer corners. At interior angles ad-
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6, the pre-combustion chambers are only supplied with air.
A uniform flame vortex is ensured in each of the pre-combustion chambers, because the fuel is admitted into the pre-combustion chambers with about 15% of the total combustion air and thus 25% of the combustion air. can be admitted at angles 6 such that 20% combustion air is still available at each corner for the burners 5 and admitted as secondary air. The fuel supply is ensured by connecting the burners 5 to pulverized coal supply devices or to intake devices so that depending on the load of the boiler one or more combustion chambers can be shut off. heating.
By using four combustion chambers, for example, and cutting off three chambers only, the capacity can be reduced to 25% of the maximum capacity and further for a single chamber to about 2/3 of its load. maximum, so that the capacity of the entire boiler can be reduced to about 17% and yet a sufficiently high temperature is maintained for the discharge of the slag in the liquid state.
No detrimental disturbance will occur in the circulation of boiler water or in the sufficient cooling of the riser tubes of all combustion chambers.
It is more or less the same for the boiler according to Figures 3 and 4, which has three pre-combustion chambers 1 mounted in series. In this, the upright tubes of the inner walls 9 are bent at their upper parts towards the front of the outer wall of the boiler, two intermediate walls being joined by forks of tubes to a common pipe wall 20 connecting. to intermediate collectors 11.
In the boiler according to Figures 5 and 6, the vertical tubes 22 of the walls of adjacent combustion chambers rise without partitions as far as the flue gas inlet 30 of the following heating surfaces, for example those of the superheater 26 constituted by tube walls that are well apart from each other and connected directly to the boiler body, for example. They therefore also receive the circulation water directly from the boiler body via the down tubes 19.
In this case, the vertical tubes 22 are spaced at their upper part so that they leave a passage 23 for the burnt gases from the adjacent combustion chamber. The vertical tubes 24 of the walls of opposing adjacent combustion chambers open into the manifolds 25, lining the combustion chamber with a series of spaced apart tubes. In the boilers shown, the combustion chambers are constricted at their lower parts in pre-combustion chambers 1, 1a, by curved curves of the vertical tubes 31. The pre-combustion chambers receive fuel by the burners 5 and air additional through the secondary air inlets 6. The slag is discharged through the outlets 32.
In the boiler according to FIG. 7 the exhaust passage for flue gases 27 from the precombustion chamber 1 is extended back into the precombustion chamber by a duct 33. The duct 33 is surrounded by boiler tubes 28 which , for example, are supported by U-bend boiler tubes 29. Tubes 28 and 29 are supplied with water by means of pumps, for example directly from the boiler feed pump.
In the boilers according to figures 8 and 9, the combustion gases leave the pre-combustion chambers 1a resp. subsequent combustion chambers 2a between the series of tubes 9 in the manifold 3 and, from the latter, pass alone or together with the combustion gases of the chamber 1 in the other exhaust ducts of the boiler. They meet there the tube walls 26 of a radiant steam superheater arranged as bulkhead walls, and then the contact steam superheater 34, a vaporization feed water heater 35, a vaporization feed water heater 35, a vaporization feed water heater 35, a vaporization feed water heater 35. air 36 and a feed water heater 37, before reaching the boiler stack.
The contact steam superheater is arranged in the horizontal flue gas flue, and the subsequent heating surfaces in the downstream flue, so that the chamber 1 or 2 has
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is covered by the horizontal flue.