BE513646A - - Google Patents

Description

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  Perfectionnements aux groupes générateurs et surchauffeurs de vapeur 
La présente invention se rapporte aux groupes généra- teurs et surchauffeurs de vapeur du type comprenant une section de génération de vapeur chauffée par rayonnement et un dispositif de chauffage de vapeur par convection, un des buts de l'invention étant de fournir un groupe amélioré permettant de contrôler la température de la vapeur sur une gamme de charges très étendue. 



  Un autre but consiste à fournir un mode de fonctionnement permet- tant d'obtenir des valeurs optimum, tant pour la température de surchauffe que pour la température de réchauffage, sur une gamme de charges très étendue . Un autre but encore consiste à fournirun agencement perfectionné de surfaces de surchauffe et de réchauffage dans un groupe comprenant des brûleurs de combustible répartis sur 

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 la largeur du groupe. 



   Dans un groupe générateur et surchauffeur de vapeur comprenant une section de génération de vapeur par rayonnement, et un dispositif de chauffage de vapeur par convection, suivant la présente invention, le dispositif de chauffage de vapeur par convection donne la température de vapeur voulue en un point de contrôle intermédiaire de la gamme des charges du groupe et des dispositifs sont prévus pour obtenir une température de vapeur optimum sur une gamme de charges étendue, ces dispositifs compre- nant une soufflerie pour assurer aux charges inférieures au point de contrôle, un recyclage contrôlé de gaz relativement froids vers la section de génération de vapeur par rayonnement,

   de façon à réduire le rayonnement vers cette section et à augmenter le rap- port entre la transmission de chaleur au surchauffeur de vapeur par convection et la transmission de chaleur à la section de génération de vapeur par rayonnement, et un by-pass de gaz pour assurer aux charges supérieures au point de contrôle, un détourne- ment en by-pass contrôlé des gaz par rapport à une partie au moins du dispositif de chauffage de vapeur par convection, afin de réduire la transmission de chaleur vers ce dispositif de chauffage. 



   Suivant une forme de groupe générateur et surchauffeur de vapeur suivant l'invention, le by-pass du gaz est disposé en parallèle avec des passages de gaz contenant respectivement les surfaces de surchauffe de vapeur et les surfaces de réchauffage de vapeur et munis de régulateurs de tirage, les régulateurs des passages de gaz pouvant fonctionner séparément sur toute la gamme de charges étendue du groupe pour maintenir la température de surchauffe et la température de réchauffage aux valeurs optimum, et un mode de fonctionnement d'un tel groupe suivant l'invention, pour régler la température de surchauffe et la température de réchauffage suivant la charge, comprend le recyclage des gaz et la régulation de la vitesse de recyclage,

   et la répartition du courant 

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 de gaz dans les passages parallèles pour obtenir des températures optimum de surchauffe et de réchauffage sur une gamme de charges inférieure au point de contrôle, et le détournement en by-pass de gaz par rapport aux passages parallèles et la régulation du cou- rant de gaz détournés en by-pass en même temps que la répartition des gaz non détournés entre les passages parallèles pour obtenir des températures optimum de surchauffe et de réchauffage sur une gamme de charges au-dessus du point de contrôle. 



   L'invention est décrite ci-après, à titre d'exemple, avec références aux dessins annexés, dans lesquels : 
Fig. 1 est une vue en élévation et en coupe de côté d'un générateur de vapeur haute pression illustrant l'invention, et 
Fig. 2 est une vue en plan et en coupe prise suivant la ligne   2-2   de la fig. 1. 



   L'installation de génération de vapeur représentée dans les dessins comprend une chambre de combustion 10, comprenant des parois avant et arrière 12 et 14 avec des tubes vaporisants verticaux respectivement 16 et 18. La chambre de combustion pos- sède également des parois latérales 20 et 22 (fig. 2) pourvues de tubes de parois vaporisants 24 et 26 respectivement. Tous les tubes de parois ont leurs extrémités supérieures en communication avec le réservoir supérieur de vapeur et d'eau 30, tandis que leurs extrémités inférieures sont en communication avec des col- lecteurs appropriés, y compris les collecteurs 32 à 36, qui à leur tour, sont reliés à l'espace de liquide du réservoir par des tubes descendants appropriés 40.

   Ces derniers sont représentés à l'ex- térieur de la paroi avant 12 de la chambre de combustion, qui les protège du contact avec les gaz de combustion. Les tubes de descente sont disposés dans une chambre auxiliaire 42 (fig. 2) formée entre la paroi 12 de la chambre et la paroi auxiliaire 44. 



   Du même côté de la chambre de combustion que les tubes   @   

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 de descente se trouvent plusieurs rangées superposées de brûleurs 46 à 48, représentés dans les dessins sous la forme de brûleurs pour combustible pulvérisé. La rangée horizontale supérieure compte trois brûleurs 46, la rangée inférieure trois brûleurs 47 et la rangée horizontale inférieure trois brûleurs 48. Les positions des brûleurs sur la largeur de l'installation sont indiquées par les lignes des centres A-A, B-B et C-C sur la fig. 2. Les brûleurs sont alimentés par trois pulvérisateurs dont chacun est muni de branchements à soupapes pour fournir le combustible pulvérisé et l'air primaire à une rangée de brûleurs, de sorte que l'arrêt d'un pulvérisateur provoque celui de la rangée de brûleurs corres- pondante.

   Le nombre de brûleurs en service à un moment quelconque dépend de la charge de la chaudière, et cette charge peut être assez basse pour requérir l'emploi de deux brûleurs seulement. 



  Dans ce cas, un seul pulvérisateur alimente les deux   brûleurs   en combustible et air primaire. Naturellement un déséquilibre se produit dans la production des gaz de chauffe sur la largeur de l'installation. 



   Une partie des tubes vaporisants de la paroi arrière comporte des sections inclinées 50 et 52 s'étendant le long des parois supérieure et inférieure 54 et 56 d'un arc 58 qui s'étend à l'intérieur de la chambre de combustion à partir du plan de la paroi arrière 14. Ces tubes ont des sections supérieures 62 qui s'étendent, écartés l'un de l'autre, au travers du trajet du courant de gaz, d'un surchauffeur secondaire 64 jusqu'aux orifices d'entrée 66 et 68 respectivement d'un by-pass pour gaz 70 et de trois'passages parallèles pour gaz 72, 73 et 74 disposés côte à côte à l'arrière du by-pass, les passages 72 et 74 étant symé- triques vis-à-vis du passage 73 et de la ligne de centre du géné- rateur de vapeur. Des sections de tube 76 relient les sections de tube 62 au réservoir 30, et délimitent le plafond 78 de la chambre. 



  D'autres tubes de paroi arrière s'étendent le long de la surface 

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 inférieure de l'arc et comportent des sections verticales 80 s'étendant en travers de l'orifice de sortie des gaz de la chambre, devant le surchauffeur secondaire 64, et qui de là, s'alignent sur les tubes de plafond 76 jusqu'au réservoir 30. Les tubes de paroi arrière restants 18 s'étendent verticalement, écartés l'un de l'autre, jusqu'aux sections de tube 62 et de là au réservoir 30. 



   Dans la section de convection en arrière du surchauffeur secondaire 64, le by-pass 70 contient des sections d'économiseurs 82 et 84, verticalement écartées l'une de l'autre et disposées entre une paroi auxiliaire 86 en alignement vertical sur la paroi arrière   14   de la chambre de combustion et une paroi arrière 88 (voir fig. 2) qui comprend des tubes verticaux 90 contenant de la vapeur saturée et mettant en communication un distributeur 94, recevant directement la vapeur de l'espace de vapeur du réservoir 30 par des branchements tubulaires appropriés 113, et un collecteur d'accès 92 d'un surchauffeur primaire. Les parties verticales des tubes 90 sont écartées l'une de l'autre, et les espaces libres formés sont remplis de matières réfractaires 96, jusqu'à une posi- tion proche du dessus de la section de surchauffe primaire 98.

   Au- dessus de ce niveau, les espaces compris entre les sections de tube 90 sont ouverts pour permettre le passage du gaz dans l'espace 68 au-dessus des passages 72, 73 et 74. 



   Le surchauffeur primaire comporte deux parties semblables, placées l'une dans le passage de gaz 72 et l'autre dans le passage de gaz 74. Chaque partie du surchauffeur primaire est construite comme indiqué sur la fig.l, et comprend plusieurs sections de sur- chauffe 98 à 102. Ces sections sont formées par des séries de tu- bes courbés en U qui font repasser le courant de vapeur du collec- teur du surchauffeur 92 à deux collecteurs intermédiaires de sur- chauffe semblables 93. Des dispositifs indicateurs de température 199 sont en relation avec les collecteurs 93 des deux surchauf-   feurs   primaires. 

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   La vapeur est amenée au collecteur 92 du surchauffeur inférieur par les tubes 90 et les tubes 110 et 114 venant du distributeur de vapeur saturée 94. Les tubes d'alimentation ver- ticaux 110 du surchauffeur s'étendent le long de la paroi arrière 108 du passage de gaz jusqu'au collecteur 112 avec lequel commu- niquent les tubes 114 qui soutiennent le plafond 116 au-dessus des passages de convection et du by-pass 70. Les côtés extérieurs des passages de gaz 72 et 74 et les côtés du by-pass sont garnis de tubes à eau 129 qui s'étendent entre les collecteurs inférieur 130 et supérieur 132 et communiquent de façon adéquate avec le réservoir 30. 



   La vapeur sort des collecteurs de sortie 93 du surchauf- feur primaire par des tubes 115, dont une partie s'étend le long du plafond de l'installation. Les extrémités de sortie de ces tubes sont directement reliées au collecteur 122 à orifice d'en- trée unique du surchauffeur secondaire 64. 



   La vapeur, ayant passé par les tubes reliés en série du surchauffeur secondaire 64, passe vers un collecteur de sortie 120 et de là par des branchements 118 est dirigée vers le point d'uti- lisation. Des indicateurs de température 119 sont prévus dans les branchements 118. 



   Les passages 72 et 74 du surchauffeur primaire sont séparés du passage de gaz 73 par des parois verticales 104 et 106 qui s'étendent à partir de la paroi 88 et d'un prolongement en forme de plaque de cette paroi jusqu'à la paroi arrière 108, et séparent les passages sur toute leur longueur. 



   La sortie des gaz de chacun,des passages 72,73 et 74 possède sa propre série de régulateurs 140, pouvant être commandée séparément. Près de ces régulateurs du courant de gaz se trouvent d'autres régulateurs   142,!pouvant   être commandés séparément et   @   s'étendant en travers de l'orifice de sortie des gaz du by-pass 70. 



  Les gaz passant par les trois régulateurs 140 ou par les régula-   @   

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 teurs 142 continuent par la conduite 150 jusqu'à un réchauffeur d'air 152, et de là par la conduite 154 jusqu'à un carneau. 



   Le réchauffeur chauffé par convection, situé dans le passage du milieu 73, reçoit la vapeur à basse pression de l'échappement d'une turbine à vapeur à haute pression par des tuyaux 151 aboutissant à son collecteur d'entrée 153. Le réchauf- feur comporte des éléments latéralement séparés, en forme de U et reliés en série, disposés en sections analogues aux sections 98 à 102 du surchauffeur. Les extrémités supérieures des tubes du réchauffeur débouchent dans le collecteur de sortie 155. Venant de ce collecteur, un branchement 157 fournit la vapeur réchauffée à l'extrémité d'entrée de la turbine à vapeur à basse pression. Un dispositif indicateur de température 159 est placé sur le branche- ment de sortie 157. 



   Si on le désire, le surchauffeur primaire peut être disposé dans le passage de gaz 73, et le réchauffeur, en deux parties semblables, dans les passages de gaz 72 et 74 respectivement 
Pour contribuer à maintenir les températures de sur- chauffe à une valeur déterminée d'avance dans les parties inférieu- res de la gamme de charges choisie, un système de recyclage du gaz des carneaux est prévu et comprend la conduite 160 mettant en com- munication la conduite 150 et une soufflerie de recyclage du gaz 162 , dont l'orifice de sortie est relié par un tuyau 166 à la trémie 164 de la chambre de combustion de sorte que les gaz recyclés puissent passer en quantité contrôlée vers le haut sur toute la largeur de la trémie et dans la chambre de combustion.

   Le courant de gaz de la chambre de combustion est réglé en modifiant la vi- tesse de la soufflerie et/ou en agissant sur un régulateur 168 placé dans le tuyau 166. A mesure que la charge diminue en dessous d'un point de contrôle choisi correspondant à la charge à laquelle les températures de surchauffe et de réchauffage peuvent être obtenues par la répartition et l'agencement des surfaces de trans- 

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 mission de chaleur, le by-pass de gaz étant fermé, on recycle des quantités croissantes de gaz pour réduire l'absorption de chaleur par les parois de la chambre de combustion et fournir une quantité de chaleur suffisante aux surfaces de chauffage de la vapeur par convection pour s'opposer à leurs caractéristiques normales de chute de la température de la vapeur.

   Ce recyclage des gaz peut être aug- menté par exemple à mesure que la charge diminue en s'écartant du point de contrôle déterminé d'avance, à 85% de la capacité de pointe par exemple, jusqu'à atteindre un recyclage des gaz des car- neaux de 28% pour une charge correspondant à 60% de la qapacité de pointe. 



   Dans le cas de charges supérieures au point de contrôle choisi, les températures de surchauffe et de réchauffage sont maintenues aux valeurs désirées en agissant sur les régulateurs 140 et 142 pour réduire la quantité de gaz de chauffage s'écoulant par les passages 72, 73 et 74. A mesure que la charge augmente, on ouvre le by-pass pour détourner des quantités croissantes de gaz de chauffage autour des éléments du surchauffeur primaire et du réchauffeur, pour compenser la tendance naturelle des températures de surchauffe et de réchauffàge obtenues par convection à s'élever en même temps que la charge. Les indicateurs de température 199 et 159 sont utilisés pour déterminer la régulation à effectuer pour assurer ce contrôle. 



   Les régulateurs 140 des passages 72 et 74 du   surchauffeur   primaire et du passage   73   du réchauffeur fonctionnent indépendam- ment suivant les indications des dispositifs 199 et 159 pour répartir entre ces trois passages, le courant de gaz de chauffage venant de l'espace 68. Leur action complète celle des contrôles de recyclage et de by-pass et peut être utilisée dans une partie quelconque de la gamme de contrôle toute entière, c'est-à-dire de 60% de la charge de pointe à la charge de pointe.

   Comme les courbes de température des surchauffeurs et réchauffeurs chauffés par 

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 convection présentent des allures différentes à cause des conditions de vapeur différentes qui règnent dans ces appareils ce contrôle supplémentaire permet de répartir les gaz pour une charge quelconque de manière à effacer ces différences. 



   Pendant le fonctionnement, un déséquilibre dans l'émission de chaleur peut se produire dans le sens transversal de la chambre de combustion 10, provoqué par exemple par le fonctionnement des brûleurs à des rendements divers, ou par la mise en service d'une partie seulement des brûleurs pour les charges peu importantes. L'agencement de passages de gaz décrit, en même temps que le contrôle de l'écoulement de gaz d'après les mesures de température de la vapeur à la sortie des appareils de chauffage de vapeur dans les passages de gaz permet de compenser au moins en partie le déséquilibre du dégagement de chaleur dans le sens transversal de la chambre de combustion.

   De plus, le contrôle des courants de gaz par les passages parallèles afin de limiter les températures de vapeur aux orifices de sortie des appareils de chauffage de vapeur dans les passages fournit une certaine protection contre réchauffement du métal de ces appa- reils. 

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Claims (1)

1. REVENDICATIONS 1. Groupe générateur et surchauffeur de vapeur compre- nant une section de génération de vapeur chauffée par rayonnement, et un dispositif de chauffage de vapeur chauffé par convection, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage de vapeur par convection donne la température de vapeur voulue en un point de contrôle intermédiaire de la gamme descharges du groupe et des dis- positifs sont prévus pour obtenir une température de vapeur optimum sur une gamme de charges étendue, ces dispositifs comprenant une soufflerie pour assurer, aux charges inférieures au point de contrôle, un recyclage contrôlé de gaz relativement froids vers la <Desc/Clms Page number 10> section de génération de vapeur par rayonnement,

   de façon à ré- duire le rayonnement vers cette section et à augmenter le rapport entre la transmission de chaleur au surchauffeur de vapeur par convection et la transmission de chaleur à la section de géné- ration de vapeur par rayonnement, et un by-pass de gaz pour assurer, aux charges supérieures au point de contrôle, un détournement en by-pass contrôlé des gaz par ra.pport à une partie au moins du dispositif de chauffage de vapeur par convection, afin de ré- duire la transmission de chaleur vers ce dispositif de chauffage.

   2. Groupe générateur et surchauffeur de vapeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le by-pass du gaz est disposé en parallèle avec des passages de gaz contenant respec- tivement les surfaces de surchauffe de vapeur et les surfaces de réchauffage de vapeur et munis de régulateurs de tirage, les régulateurs des passages de gaz pouvant fonctionner séparément sur toute la gamme de charges étendue du groupe pour maintenir la température de surchauffe et la température de réchauffage aux valeurs optimum.

   3. Groupe générateur et surchauffeur de vapeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la section de génération de vapeur chauffée par rayonnement comprend une zone de combustion garnie de plusieurs brûleurs à combustible fluide répartis dans le sens transversal de cette zone et le by-pass des gaz est établi en parallèle avec trois passages de gaz disposés l'un à côté de l'autre sur la largeur du groupe, les passages extérieurs étant symétriques par rapport au passage central, et les trois passages contiennent des dispositifs de surchauffe et de réchauffage dont l'un est placé dans le passage central et l'autre est formé de deux parties semblables respectivement contenues dans les passages extérieurs,

   les trois passages de gaz étant munis de régulateurs pouvant être commandes séparément sur toute la gamme étendue de charges du groupe pour maintenir la température de surchauffe et la température de réchauffage aux valeurs optimum. <Desc/Clms Page number 11>

   4. Groupe générateur et surchauffeur de vapeur suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le passage central contient le dispositif de réchauffage.

   5. Groupe générateur et surchauffeur de vapeur sui- vant la revendication 3 ou la revendication 4, caractérisé en ce que le by-pass s'étend sur la largeur du groupe et contient une surface d'économiseur, un régulateur étant prévu à l'extré- mité de sortie du by-pass et aux extrémités de sortie des passages de gaz.

   6. Groupe générateur et surchauffeur de vapeur sui- vant l'une ou l'autre des revendications 3 à 5 caractérisé en ce que des groupes de brûleurs de combustible pulvérisé disposés respectivement à différents niveaux pour déboucher dans la zone de combustion en des points répartis sur sa largeur sont alimentés par différents pulvérisateurs.

   7. Groupe générateur et surchauffeur de vapeur sui- vant l'une ou l'autre des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la soufflerie est agencée pour recycler les gaz d'un point du trajet des gaz situé au-delà des passages reliés en parallèle.

   8. Procédé de fonctionnement d'un groupe générateur et surchauffeur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendi- cations 2 à 7, pour régler la température de surchauffe et la température de réchauffage suivant les variations de la charge, caractérisé en ce qu'il comprend le recyclage des gaz et la régu- lation de la vitesse de recyclage et la répartition du courant de gaz dans les passages parallèles pour obtenir des températures optimum de surchauffe et de réchauffage sur une gamme de charges inférieure au point de contrôle.,

   et le détournement en by-pass de gaz par rapport aux passages parallèles et la régulation du courant de gaz détournés en by-pass en même temps que la réparti- tion des gaz non détournés entre les passages parallèles pour obtenir des températures optimum de surchauffe et de réchauffage sur une gamme de charges au-dessus du point de contrôle. <Desc/Clms Page number 12>

   9. Procédé de fonctionnement d'un groupe générateur et surchauffeur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendi- cations 3 à 6 pour régler la température de surchauffe et la tem- pérature de réchauffage suivant les variations de la charge, ca- ractérisé en ce qu'on recycle les gaz, on règle la vitesse de re- cyclage, on contrôle le courant de gaz par chacun des passages extérieurs pour régler la température de la vapeur à la sortie de la partie semblable susdite du dispositif de chauffage de vapeur se trouvant dans ce passage, et on contrôle le courant de gaz dans le passage central, pour obtenir des températures optimum de sur- chauffe et de réchauffage sur une gamme de charges en-dessous du point de contrôle, tandis qu'on détourne les gaz en by-pass par rapport aux passages parallèles, on règle le courant de gaz dans le by-pass,

   on contrôle le courant de gaz dans chacun des passages extérieurs pour régler la température de la vapeur à la sortie de la partie semblable susdite du dispositif de chauffage de vapeur se trouvant dans ce passage, et on contrôle le courant de gaz dans le passage central, pour obtenir des températures optimum de sur- chauffe et de réchauffage sur une gamme de charges au-dessus du poiht de contrôle.

   10. Groupe générateur et surchauffeur de vapeur agencé et fonctionnant en substance comme décrit ci-dessus avec références aux dessins annexés.