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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.