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PERFECTIONNEMENTS AUX GROUPES GENERATEURS ET SURCHAUFFEURS DE VAPEUR
TUBULAIRES.
Cette invention concerne des groupes générateurs et surchauf- feurs de vapeur tubulaires. Dans les chaudières à vapeur, pour atteindre un rendement élevé, on a progressivement augmenté les pressions et les tem- pératures de vapeur adoptées et les températures élevées de la vapeur ac- tuellement nécessaires ont donné lieu à des problèmes visant à obtenir le degré voulu de chauffage de la vapeur par une disposition économique de la surface de chauffe de la vapeur et en évitant sur les surfaces d'échan- ge de la chaleur les dépôts de scories qui altèrent désavantageusement le rendement et l'effet utile.
@ L'encrassement des surfaces de chauffe qui se produit lors- que les gaz de combustion chauds de certains combustibles circulent sur ces surfaces ou entre celles-ci, comme dans les installations de chaudiè- res, dépend de la température des gaz, de la température des surfaces, de la vitesse des gaz, de leur composition et de la disposition des surfaces de chauffe.
Les combustibles qui sont principalement responsables de l'encrassement sont ceux qui contiennent une cendre dont les constituants sont soumis à un changement appréciable au cours de la combustion, de même que ceux qui contiennent une cendre susceptible de se trouver à un état plastique ou visqueux à des températures relativement basses.
Les premiers peuvent donner lieu à la présence dans les gaz de vapeurs condensables potentiellement , par exemple des sels métalliques, et ces vapeurs se condensent facilement sur les surfaces de chauffe si les conditions sont appropriées.
L'étude de l'écoulement des gaz à travers un faisceau de con- vection tubulaire de surfaces de chauffe, montre que si la température des
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tubes est basse (bien que la température des gaz puisse être élevée) ces vapeurs se "figent" avant d'atteindre les surfaces et un dépôt sec, qui peut être enlevé facilement par des souffleurs de suies est ce qui peut se produire de plus fâcheux. Toutefois, si la température des tubes est éle- vée, de même que celle des gaz, les vapeurs ne peuvent pas se figer ou se congeler, avant de venir en contact avec les surfaces ; est par conséquent possible qu'une condensation directe se produise sur les surfaces des tu- bes.
Dans ces explications semble se trouver la raison de l'absence relative d'encrassement des tubes vaporisants relativement froids d'une chaudière en comparaison des tubes plus chauds du surchauffeur.
Une étude détaillée du mécanisme de la circulation des gaz sur les surfaces de convection introduit des facteurs tels que la chute de température de particules solides inertes (entraînées par les gaz) en des- sous de la température des gaz environnants ; suite de la proximité de 1' "aspect froid", l'échange de chaleur par rayonnement entre ces particu- les et les surfaces des tubes et entre les constituants émetteurs des gaz et les marnes surfaces des tubes, a pour effet de faire tomber la tempéra- ture des particules au-dessous de celle des gaz. Un cas analogue est ce- lui du couple thermo-électrique servant à mesurer les températures élevées des gaz ; cen'est que par l'extrapolation des résultats de couples de di- mensions infinitésimales qu'on peut obtenir la température exacte des gaz.
Ainsi, dans le cas d'une installation de chaudière où le surchauffeur est précédé d'un faisceau de chaudière profond, les gaz chauds sont enclins à se débarrasser de leurs vapeurs nuisibles par condensation sur un noyau de poussières et le surchauffeur est maintenu relativement exempt de souillures. Toutefois, l'emploi de températures de vapeur éle- vées à nécessité de moins en moins l'installation de surface "froide" de- vant le surchauffeur et la contribution apportée par l'expulsion des va- peurs nuisibles par figement ou congélation dans les faisceaux froids a ainsi été perdue.
Un moyen de corriger cet effet fut d'adopter des écartements très grands entre les tubes qui sont le plus sujets à s'encrasser, mais les tubes restent susceptibles de s'encrasser, bien que l'établissement de ponts de crasses entre les tubes soit considérablement éliminé.
Une connaissance des trajets parcourus par les gaz dans les foyers et autres passages d'une chaudière permet toutefois de disposer les surfaces d'absorption de la chaleur de telle manière que l'encrassement de celles-ci est réduit au minimum. Par exemple, dans les grandes chaudiè- res à charbon pulvérisé on peut, en faisant parcourir aux gaz un trajet convenable déterminé former des surfaces de surchauffe par rayonnement sur lesquelles le dépôt de condensats préjudiciables est considérablement sinon entièrement évité. C'est-à-dire que ces surfaces peuvent être dis- posées, par exemple, dans un compartiment annexe de la chambre de com- bustion principale, où règne un état de stagnation relative, de telle sor- te qu'elles sont balayées par les gaz chargés de poussières à un degré no- tablement réduit ou pour ainsi dire pas du tout.
Il est alors possible aussi que les surfaces de surchauffe soient disposées à l'intérieur d'une niche ou d'une baie relativement froide, de manière que les vapeurs condm - sables tendent à se figer ou se congeler avant d'atteindre les surfaces.
L'invention concerne le procédé de produire et de chauffer la. vapeur consistant à chauffer un groupe générateur et surchauffeur de vapeur tubulaire par un combustible contenant des cendres à une température à la- quelle les cendres se trouvent en fusion, à faire passer la vapeur produit e à travers un surchauffeur de vapeur par rayonnement exposé au rayonnement des gaz à l'intérieur de la chambre de combustion ou un passage de rayonne- ment qui en part, et à diriger le courant de gaz de telle façon que les surfaces du surchauffeur de vapeur à rayonnement se trouvent du moins prin- cipalement à l'extérieur du courant principal des gaz de combustion.
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L'invention concerne aussi un groupe générateur et surchauffeur de vapeur tubulaire, caractérisé par une chambre de combustion susceptible d'être chauffée au moyen d'un combustible contenant des cendres à une tempé- rature à laquelle les cendres sont en fusion et comprenant une zone où règne un état relativement calme, à l'extérieur ou pratiquement à l'extérieur du parcours principal des gaz à travers la chambre de combustion ou un passa- ge à rayonnement partant de celle-ci, et des surfaces de chauffe de la va- peur dans la zone.
L'invention concerne en outre un groupe générateur et surcheuf- feur de vapeur tubulaire caractérisé par une chambre de combustion suscep- tible d'être chauffée par un combustible contenant des cendres, à une tem- pérature à laquelle les cendres se trouvent en fusion et comprenant une zo- ne protégée d'un côté du parcours principal des gaz à travers la chambre de combustion ou un passage à rayonnement qui part de celle-ci, et des sur- faces de chauffe de la vapeur agissant par rayonnement dans la zone.
L'invention concerne aussi un groupe générateur et surchauffeur de vapeur tubulaire, caractérisé par un foyer aménagé pour être chauffé par un combustible à teneur de cendres, à une température à laquelle les cendres se trouvent en fusion, et comprenant une chambre de combustion dont une pa- roi est établie de manière à former une baie à l'intérieur de laquelle est disposé un réchauffeur de vapeur à rayonnement.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins très schématiques annexés dans lesquels :
Fig. 1 est une élévation de côté, partiellement en coupe, d'un groupe générateur et surchauffeur de vapeur du type tubulaire;
Fig. 2 est une coupe horizontale suivant la ligne II-II de la Fig. 1;
Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale verticale d'une se- conde forme d'exécution du groupe générateur et surchauffeur de vapeur du type tubulaire;
Fig. 4 est une vue en coupe longitudinale verticale d'une troisième forme d'exécution du groupe générateur et surchauffeur de vapeur de type tubulaire, suivant la ligne IV-IV de la Fig. 5;
Fig. 5 est une vue du groupe représenté sur la Fig. 4 en coupe verticale suivant la ligne V-V de cette figure ;
Fig. 6 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne VI-VI de la Fig. 5, certains détails étant omis pour plus de clarté;
Fig. 7 est une partie de la vue en coupe horizontale représen- tée sur la Fig. 6, mais dessinée à une plus grande échelle que sur celle-ci;
Fig. 8 est une vue en élévation de coté partiellement en cou- pe verticale d'une variante du surchauffeur à rayonnement;
Fig. 9 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne IX-IX de la Fig. 8, et
Fig. 10 est une vue en coupe horizontale correspondant à la Fig. 3 d'une autre disposition de surchauffeur à rayonnement.
En ce qui concerne d'abord le groupe générateur et surchauf- feur de vapeur représenté sur la Fig. 1, un foyer cyclone primaire 1, de préférence du type de construction décrit dans le Brevet anglais n 598.142 de la Demanderesse, est disposé à proximité du fond 2 de la chambre de com- bustion secondaire 3 à trou de coulée de scories, dans laquelle il est sus- ceptible de décharger des produits de combustion fortement chauffés par une ouverture 4 ménagée dans la paroi avant 5 de la chambre.
Ce foyer cy- clone primaire présente une section transversale pratiquement circulaire allongée horizontalement, la paroi circulaire de délimitation étant formée
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par des tubes très rapprochés garnis de pointes (non détaillés sur lés dés- sins), couverts d'une couche de matières réfractaires, chaque tube compre- nant une partie recourbée sous forme semi-circulaire et les parties recour- bées de tubes adjacents étant disposées en sens opposés pour former la pa- roi circonférentielle. Les extrémités inférieures de ces tubes de parois sont raccordées à un collecteur d'admission 6 et leurs extrémités supérieu- res à un collecteur de décharge 7, les collecteurs étant reliés par des tuyaux 8 et 9 respectivement au système principal de circulation d'eau du groupe générateur de vapeur.
Une chambre ou un passage de rayonnement 12, refroidi par cir- culation d'eau et allongé verticalement s'élève verticalement au-dessus de la chambre de combustion secondaire 3, dont il est séparé par un groupe de tubes vaporisants 13 qui sont inclinés modérément à leur partie inférieure 14 pour former un écran à scories 15 tandis que leurs parties supérieures sont fortement inclinées et sont établies dans le même alignement pour former une paroi fermée 16. D'autres tubes 17 augmentent l'écran de sco- ries 15 et leurs parties supérieures 18 sont inclinées sur la verticale en travers du parcours des gaz dans la partie inférieure de la chambre de rayon- nement 12.
Les tubes 13 et les tubes 17 sont raccordés par leurs extrémi- tés inférieures à un corps cylindrique d'eau 20 et par leurs extrémités su- périeures à des collecteurs 21 et 22, respectivement.
Bien qu'un seul foyer cyclone 1 soit indiqué, on peut en éta- blir plusieurs, qui se déchargent chacun au travers de la paroi avant 5 dans la chambre de combustion secondaire 3 et sont reliés d'une manière ppropriée au système de circulation d'eau du groupe.
Le fond 23 de la chambre de combustion secondaire 3,le ciel 24 de la chambre de rayonnement 12 et les quatre parois de ces deux chambres sont garnis de tubes de chauffe du fluide, à savoir des tubes 26 garnissant le fond 23, la paroi avant 5 (qui est commune aux deux chambrer) et le ciel 24, et des tubes 27 garnissant la paroi arrière 28, les tubes étant raccordés directement, dans le cas des parois avant et arrière, ou par 1-'intermédiaire de collecteurs (non représentés) dans le cas des deux pa- rois latérales, par leurs extrémités supérieures et inférieures à un corps cylindrique de vapeur et d'eau 30 et au corps cylindrique d'eau 20, respec- tivement.
La paroi avant 5 de la chambre de combustion secondaire 3 se prolonge vers le haut pour former la paroi avant de la chambre de rayonne- ment 12 et, au-dessus du niveau du collecteur 21, elle présente dans le sens de sa largeur un coude ou un arc en saillie vers l'arrière 31 qui sert, pendant le fonctionnement de la chambre de rayonnement 12 à faire dévier les gaz chauds qui s'y élèvent, de manière à les écarter d'une baie ou ni- che 32 située au-dessus de l'arc ou du coude et à proximité de la paroi avant 5. Un surchauffeur à rayonnement 33 est disposé dans la zone relati- vement calme ainsi formée dans la niche 32.
Ce surchauffeur 33 est constitué d'un certain nombre de pan- neaux ou plaques de tubes plats disposés verticalement 38 qui s'étendent perpendiculairement à la partie adjacente de la paroi avant 5 et sont espa- cés dans le sens de la largeur de.cette paroi (voir Fig. 2). Chaque plaque de tubes comprend plusieurs tronçons de tubes en forme de U avec des coudes recourbés en sens inverses au sommet du plateau, et les extrémités inférieu- res de ces tubes sont raccordées aux collecteurs d'entrée et de sortie 40 et 41, respectivement, du surchauffeur. Le collecteur d'entrée 40 est rac- cordé par des tuyaux 43 au corps cylindrique de vapeur et d'eau 30, tandis que le collecteur de sortie 41 est raccordé à un surchauffeur à convection qui sera décrit ci-après.
Dans le même alignement que chaque plaque 38 se trouve un tu- be vaporisant 45 qui constitue sur une partie inférieure de sa longueur, l'un des tubes refroidissant la paroi avant 5 de la partie inférieure de
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la chambre de rayonnement 12, mais qui s'étend au-dessus de l'arc ou du cou- de 31, verticalement vers le ciel 24, au-dessus duquel il est raccordé au corps cylindrique de vapeur et d'eau 30.
Les parties supérieures des tubes de rang pair 27 garnissant la paroi arrière 28 se prolongen t verticalement, comme c'est indiqué en 55, en travers de la sortie latérale des gaz 56 constituant 1-'entrée du parcours latéral des gaz 58 partant de 1-'extrémité supérieure 59 de la chambre de rayonnement 12,tandis que les parties supérieures des tubes restants 27 s'étendent vers l'arrière et ensuite vers le haut comme c'est indiqué en 60 en travers de 1-'extrémité arrière du parcours latéral 58 des gaz.
Le corps cylindrique de vapeur et d'eau 30 et le corps cylindrique d'eau 20 sont rac- cordés entre eux par des colonnes descendantes 61 situées à l'extérieur de la chambre de rayonnement 12, mais dont les parties supérieures 62 s'éten- dent de haut en bas au travers d'une chambre de déviation des gaz 63 dispo- sée à l'extrémité arrière du parcours latéral 58 des gaz.
A l'intérieur du parcours latéral 58 des gaz se trouvent deux surchauffeurs par convection pendants, un surchauffeur primaire 64 et un surchauffeur secondaire 65, les collecteurs d'entrée et de sortie 66,67 du surchauffeur primaire 64 étant raccordés respectivement par le tuyau 68 au collecteur de sortie 41 du surchauffeur par rayonnement 33 et par le tuyau 70 au collecteur d'entrée 71 du surchauffeur 65, tandis que le collec- teur de sortie 72 de ce surchauffeur secondaire 65 est raccordé par le tuyau 73 au point d'utilisation de la vapeur. Si on le désire, un désur- chauffeur (non représenté) peut être introduit dans le tuyau 70 reliant le surchauffeur primaire au surchauffeur secondaire.
Un parcours de gaz 75 descend de la chambre 63 et contient m économiseur 76 formé par les tubes 77 raccordés par leurs extrémités infé- rieures à un collecteur d'entrée 78, garnissant en leurs parties supérieu- res la paroi arrière 79 et le ciel 80 de la chambre 63, et raccordés par leurs extrémités supérieures à la chambre d'eau du corps cylindrique 30.
D'autres tubes (non représentés) garnissent les parois latérales du par- cours de gaz latéral 58 et le passage de gaz 75 et sont raccordés au sys- tème de circulation de l'eau du groupe générateur de vapeur.
Pendant le fonctionnement du groupe générateur et surchauf- feur de vapeur de type tubulaire, ci-dessus décrit, par suite.de la dispo- sition du ou des foyers cyclones et du parcours des gaz partant de la cham- bre de rayonnement,il y a tendance des gaz à court-circuiter la zone qui dans la,région supérieure de la chambre de rayonnement est adjacente à la paroi avant, dans laquelle le surchauffeur par rayonnement est établi.
En outre, les gaz sont encore dirigés par l'arc ou le coude de la paroi avant qui dans ce but forme une baie ou une niche constituant une zone ou chambre de rayonnement relativement calme. Les gaz tourbillonnant dans une telle zone calme sont notablement refroidis et les parties des sur- faces de surchauffe par rayonnement de la zone qui sont les plus proches du courant de particules entraînées par les gaz passant dans la chambre de rayonnement sont largement protégées contre l'action d'un contact direct avec ce courant par la disposition de la série de tubes de chauffe du fluide qui ne font pas partie du surchauffeur et sont alignés dans le même plan que les plaques de tubes.
Le groupe générateur et surchauffeur de vapeur représenté sur la Fig. 3, comprend une chambre de combustion ou chambre de rayonne- ment allongée verticalement 100 susceptible d9étre chauffée par des brû- leurs à combustible pulvérisé indiqués en 101, qui sont établis dans la paroi avant 102 et sont destinés à fonctionner avec enlèvement des cendres à l'état solide.
La paroi avant 102 de la chambre de combustion présente ap- proximativement au milieu de sa hauteur et sur toute sa largeur un arc ou coude 103 s'étendant vers l'arrière, et dans la baie ou niche ainsi formée
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au-dessus de l'arc, est établi un surchauffeur par rayonnement 105, de con- struction semblable au surchauffeur par rayonnement 33 décrit ci-dessus avec référence aux Figs. 1 et 2.
La partie 108 de la chambre de combustion située au-dessous de l'arc ou coude est considérablement agrandie vers l'avant, et est pourvue d'un fond en forme de trémie 109 qui se termine par une ouverture transver- sale 110 pour la descente de cendres solidifiées dans un compartiment col- lecteur de cendres (non représenté). Le' ciel 111 et les quatre parois la- térales de la chambre de combustion sont garnis de tubes de chauffe du fluide raccordés au système circulatoire de fluide du groupe générateur de vapeur.
Ainsi, les tubes 112 raccordés par leurs extrémités inférieures à un collecteur d'entrée 113 garnissent la paroi avant 102 et se terminent à leurs extrémités supérieures dans un collecteur de vapeur et d'eau 113, tandis que les tubes 115 raccordés par leurs extrémités inférieures à un collecteur d'entrée 116 garnissent la paroi arrière 117. Certains des tu- bes 112,désignés par 112a sont prolongés verticalement au-dessus de l'arc 103 dans le même alignement que les plaques du surchauffeur 33, comme il a été décrit ci-dessus à propos des tubes 45 des Figs. 1 et 2.
Les ex- trémités supérieures 118 des tubes de rang pair 115 sont prolongées verti- calement en travers d'une sortie de gaz latérale 119 qui constitue l'entrée d'un parcours de gaz latéral 120 partant de la partie supérieure 121 de la chambre de combustion 100 vers l'arrière et, au-dessus du ciel 111, ces tubes sont raccordés au corps cylindrique de vapeur et d'eau 114. Les extrémités supérieures 125 des tubes restants 115 sont recourbées vers l'ar- rière pour garnir le fond 126 du parcours de gaz latéral 120, puis vers le haut en travers de l'extrémité postérieure du parcours de gaz latéral 120 jusque au ciel 111,
le long duquel elles s'étendent vers l'avant jus- qu'à la paroi avant 102 au-delà de laquelle elles sont recourbées de bas en haut et raccordées au corps cylindrique de vapeur et d'eau 114. Les collecteurs 113 et 116, sont reliés au système de circulation du fluide du groupe générateur de vapeur par des colonnes de descente telles que cel- les indiquées en partie en 129, qui sont raccordées par leurs extrémités supérieures au corps cylindrique de vapeur et d'eau 114.
Un surchauffeur par convection secondaire 130 disposé dans le parcours de gaz latéral 120 comprend un certain nombre de tronçons de tubes en forme de U 131 dont les coudes de retour sont situés près du som- met du parcours de gaz latéral et qui s'étendent verticalement de haut en bas jusque en un point adjacent au fond de ce parcours latéral, les extré- mités inférieures de ces trongons de tubes étant raccordées par des tubes 132 s'étendant en travers d'une chambre de déviation des gaz 133 disposée à l'extrémité arrière du parcours de gaz jusqu'aux collecteurs d'entrée et de sortie 134 et 135 situés à l'extérieur de la chambre 133 et par les- quels le surchauffeur peut être purgé.
Un surchauffeur par convection primaire 136 est monté dans un parcours de gaz 140 s'étendant de haut en bas à partir de la chambre 133 et est raccordé aux collecteurs d'entrée et de sortie 141 et 142 situés à l'extérieur du parcours de gaz, tandis qu'au-dessous de ce surchauffeur primaire dans le parcours de gaz se trou- ve un économiseur tubulaire 143 convenablement relié au système d'admis- sion de l'eau d'alimentation du corps cylindrique de vapeur et d'eau 114.
Un tuyau de vapeur 145 relie la chambre de vapeur du corps cylindrique de vapeur et d'eau 114 au collecteur d'entrée 146 du surchauf- feur par rayonnement 105 et un second tuyau de vapeur 147 relie le collec- teur de sortie 148 de ce surchauffeur à un collecteur de vapeur 149 placé au-dessus de l'extrémité arrière du parcours de gaz latéral 120. Un certain nombre de tubes 150 partent du collecteur de vapeur 149, les tubes de rang pair s'étendant verticalement de haut en bas en travers de l'extrémité postérieure du parcours de gaz latéral 120 pour garnir la paroi avant 151 du parcours de gaz 140 jusqu'à un niveau situé au-dessous de celui de l'é- conomiseur 143 et se diriger ensuite en travers du parcours de gaz jusqu'à un collecteur de vapeur 152.
Le restant des tubes 150 garnissent le ciel
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153 de la chambre 133 et la paroi arrière 154 de cette chambre et du parcours de gaz 140 de haut en bas Jusqu'au niveau du collecteur de vapeur 152 auquel ils sont raccordés. D'autres tubes (non représentés) garnissent les parois latérales du parcours de gaz 120 et du parcours de gaz 140, et sont reliés au système de circulation d'eau du groupe générateur de vapeur. Le collec- teur de vapeur 152 est raccordé par des tuyaux de vapeur 160 au collecteur d'entrée 141 du surchauffeur par convection primaire 136. Dans un raccor- dement 161 entre le collecteur de sortie 142 du surchauffeur primaire 136 et le collecteur d'entrée 134 du surchauffeur par convection secondaire 130 est intercalé un attempérateur ou modérateur 162 qui peut être d'un type approprié quelconque.
Le collecteur de sortie 135 du surchauffeur secondai- re 130 est raccordé par un tuyau 163 au lieu d'utilisation de la vapeur sur- chauffée .
Pendant le fonctionnement du groupe générateur et surchauffeur de vapeur tubulaire ci-dessus décrit, le surchauffeur par rayonnement 105 est situé dans une zone calme et se trouve à l'abri d'un contact direct avec le courant de particules entraînées par les gaz, qui passe à travers la chambre de combustion ou chambre de rayonnement 100, ainsi qu'il a été dé- crit précédemment avec référence aux Figs. 1 et 2.
Dans le groupe générateur et surchauffeur de vapeur représenté sur les Figs. 4.5, 6 et 7, une chambre de combustion ou chambre de rayon- nement allongée verticalement 180 est chauffée par des brûleurs à combus- tible pulvérisé dirigés de haut en bas et est destinée à fonctionner avec enlèvement des cendres à l'état solide.
La paroi avant 182 de la chambre de combustion s'étend verti- calement sur toute la hauteur de cette dernière, mais la paroi latérale 183 présente approximativement au milieu de sa hauteur et sur toute sa largeur un arc ou coude s'étendant vers l'intérieur 184, et dans la baie ou niche 185 ainsi formée au-dessus de Parc est disposé un surchauffeur par rayon- nement 186 de construction semblable au surchauffeur par rayonnement 33 décrit ci-dessus avec référence aux Figs. 1 et 2. La paroi latérale oppo- sée 193, est pourvue d'une manière semblable d'un arc ou coude 194 et un surchauffeur par rayonnement 196 est placé dans la baie ou niche 197 située au-dessus de l'arc.
La paroi postérieure 198 de la chambre de combustion est pourvue, à un niveau supérieur à celui des arcs 184, 194 mais au-des- sous d'un parcours de gaz latéral 199 partant d'une partie supérieure 200 de la chambre de combustion vers l'arrière, d'un arc 201 s'étendant en avant sur toute la largeur de la paroi postérieure et faisant une saillie d'un tiers approximativement de la distance qui sépare les parois avant et ar- rière. On constatera sur la Fig. 6 que le parcours de gaz latéral 199 a une largeur un peu inférieure à la distance entre les arcs 184, 194.
La partie 208 de la chambre de combustion au-dessous des arcs 184, 194 est considérablement élargie dans le sens transversal et est pourvue d'un fond en forme de trémie 209 se terminant par une ouverture transversale 210 permettant à la cendre solidifiée de descendre dans un compartiment collecteur de cendres (non représenté). Le ciel 211 et les quatre parois latérales de la chambre de combustion sont garnis de tubes de chauffe du fluide reliés au système de circulation de fluide du groupe générateur de vapeur.
Ainsi,les tubes 212 raccordés par leurs extrémités inférieures à un collecteur d'entrée 213 garnissent la paroi avant 182 et se terminent à leurs extrémités supérieures dans un corps cylindrique de vapeur et d'eau 214, tandis que les tubes 215 raccordés par leurs extrémi- tés inférieures à un collecteur d'entrée 216 garnissent la paroi postérieu- re 198. Les extrémités supérieures 217 des tubes 215 adjacents aux côtés de la paroi arrière 198 se prolongent verticalement de bas en haut depuis le bord avant de l'arc 201 et sont raccordées, au-dessus du ciel 211, au corps cylindrique de vapeur et d'eau 214.
Les extrémités' supérieures 218 des tubes de rang pair 215 sur tout le restant de la largeur de la paroi arrière 198 se prolongent de bas en haut en travers d'une sortie de gaz la- térale 219 constituant l'entrée du parcours de gaz latéral 199 et sont aus-
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si raccordées, au-dessus du ciel 211, au corps cylindrique de vapeur et d'eau 214. Les extrémités supérieures 225 du restant des tubes 215 sont recour- bées en arrière pour garnir le fond 226 du parcours de gaz latéral 199, puis de bas en haut en travers de l'extrémité postérieure du parcours de gaz jusqu'au ciel 211, le long duquel elles s'étendent vers l'avant jusqu'à la paroi avant 182,
au-delà de laquelle elles sont recourbées de bas en haut et raccordées au corps cylindrique de vapeur et d'eau 214. Les collecteurs 213 et 216 sont reliés au système de circulation de fluide du groupe géné- rateur de vapeur par des colonnes descendantes telles que celles indiquées en partie en 229, qui sont raccordées par leurs extrémités supérieures au corps cylindrique de vapeur et d'eau 214. La paroi latérale 183 est garnie de tubes de chauffe du fluide 230 se terminant à leurs extrémités supérieu- res et inférieures respectivement dans des collecteurs 231 et 232 reliés au système de circulation de l'eau du groupe, certains de ces tubes, indi- qués en 230',
étant prolongés verticalement au-dessus de 1-lare 184 respec- tivement dans le même alignement que les plaques de tubes du surchauffeur par rayonnement 186 (voir Fig. 7). La paroi latérale opposée 193 est gar- nie d'une façon similaire par des tubes chauffe-fluide 234 raccordés à des collecteurs supérieur et inférieur 235 et 236, certains de ces tubes, indi- qués en 234' se trouvant dans l'alignement des plaques de tubes du sur- chauffeur par rayonnement 196.
Dans le parcours de gaz latéral 199 se trouve un surchauffeur par convection secondaire et, à 1-'extrémité arrière du parcours une cham- bre de déviation du courant de gaz en-dessous de laquelle est établi un passage de gaz contenant un surchauffeur par convection primaire et un éco- nomiseur ; la disposition est semblable à celle décrite précédemment avec référence à la Fig. 3 et les mêmes chiffres ont par conséquent été employés pour désigner des pièces correspondantes.
Comme il existe dans la présen- te forme d'exécution deux surchauffeurs par rayonnement, on a monté leurs collecteurs d'entrée 245 en parallèle sur le corps cylindrique de vapeur et deau 214 par des tuyaux de vapeur 246 et leurs collecteurs de sortie 247 au collecteur de vapeur 149 placé au-dessus de l'extrémité arrière du parcours de gaz 199 par des tuyaux à vapeur 248.
Dans cette forme d'exécution, deux séries de brûleurs au char- bon pulvérisé, indiqués en 250,251 sont disposés respectivement pour dé- charger au travers des faces inférieures des arcs des parois latérales 184, 194 dans une direction inclinée de haut en bas vers le fond de la trémie 209.
Pendant le fonctionnement du groupe générateur et surchauffeur de vapeur, les gaz chauds produits dans la partie inférieure élargie 208 de la chambre de rayonnement ou chambre de combustion 180 s'élèvent verti- calement dans la partie supérieure 200 de la chambre et passent de là dans le parcours de gaz 199 et dans le passage de gaz 140. Par suite de la dis- position des arcs 184, 194 dans les parois latérales et des dimensions et de remplacement de la sortie de gaz latérale, il n'y a aucune faible ten- dance des gaz chauds à se déployer latéralement dans les baies ou niches 185 et 197 situées au-dessus des arcs des parois latérales 184, 194, respec- tivement.
Les deux surchauffeurs par rayonnement 186,196 sont ainsi situés dans des zones relativement calmes de la chambre de combustion et ils se trouvent à 1-labri d'un contact direct avec le courant de particules entrai- nées par les gaz, qui passe dans la chambre de rayonnement ou chambre de combustion 180 par la disposition d'une série de tubes chauffe-fluide qui ne font pas partie du surchauffeur et sont respectivement dans le même ali- gnement que les plaques de tubes. Les gaz qui tourbillonnent dans ces zo- nes calmes se refroidissent notablement par transmission de chaleur aux tubes chauffe-fluide adjacents garnissant les parois de la chambre de rayon- nement.
Les Figs. 8 et 9 représentent une variante du surchauffeur tu- bulaire par rayonnement qui peut être employée dans l'une ou 15'autre des trois formes d'exécution de l'invention ci-dessus décrites, mais qui est
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représentée dans son application à la forme d'exécution de la Fig. 1. Cha- cun des tubes de surchauffeur 260 comprend une paire de tronçons de tubes verticaux 261 et 262 raccordés en leurs extrémités supérieures par un cou- de de retour 263 et réunis respectivement en leurs extrémités inférieures à des collecteurs d'entrée et de sortie de vapeur 264 et 265 au moyens des- quels les tubes peuvent être purges.
Les tronçons de tubes 261 sont dispo- sés dans un plan parallèle à la rangée de tubes vaporisants 26 de la paroi avant 5 de la chambre de combustion et en sont espacés d'une courte distan- ce, tandis que les tronçons de tubes 262 sont disposés en groupes pour for- mer des panneaux ou plaques de tubes 266 qui s'étendent perpendiculairement à la paroi avant 5. Ainsi qu'il a été décrit avec référence à la Fig. 1, les tubes générateurs de vapeur 45 conjugués avec la paroi avant 5 de la chambre de rayonnement 12 sont prolongés verticalement au-dessus de l'arc 31, chacun d'eux dans l'alignement d'une plaque de tubes 266.
Fig. 10 montre la disposition d'un élément tubulaire 270 de nettoyage de 19appareil de chauffage du fluide, établi de manière à déchar- ger le fluide de nettoyage sur les surfaces exposées des tubes du surchauf- feur 271, de préférence du type décrit ci-dessus avec référence aux Figs.
1 et 2. On constatera que les plaques de tubes 272 sont, dans ce dispo- sitif, espacées de la paroi avant 5 de la chambre de combustion afin de permettre le libre mouvement de 1$élément de nettoyage 270.
On constatera que dans chacune des formes d'exécution de l'in- vention décrites ci-dessus, chaque baie ou niche contenant un surchauffeur par rayonnement est sectionnée par les plaques de tubes et que les particu- les contenues dans les gaz à l'intérieur d'une section quelconque sont re- froidies d'une façon intense par rayonnement aux panneaux de tubes adja- cents et aux tubes de la paroi adjacente, ou bien, comme dans le mode de c onstruction des Figs. 8 et 9, aux tronçons de tubes du surchauffeur dispo- sés dans un plan parallèle à la paroi adjacente.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de production et de surchauffe de la vapeur carac- térisé en ce qu'il consiste à chauffer un groupe générateur et surchauffeur de vapeur de type tubulaire à l'aide d'un combustible contenant des cendres, à une température à laquelle celle-ci se trouvent en fusion, à faire passer la vapeur engendrée dans un surchauffeur de vapeur par rayonnement exposé au rayonnement des gaz à l'intérieur d'une chambre de combustion ou d'un passage de rayonnement qui en part et à diriger le courant de gaz de telle manière que les surfaces du surchauffeur de vapeur par rayonnement se trou- vent du moins principalement à l'extérieur du courant principal des gaz de combustion.
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IMPROVEMENTS TO STEAM GENERATORS AND SUPERHEATERS
TUBULAR.
This invention relates to tubular steam generator and superheater units. In steam boilers, high efficiency has been achieved by gradually increasing the steam pressures and temperatures adopted, and the high steam temperatures currently required have given rise to problems in achieving the desired degree of steam. heating of the steam by an economical arrangement of the heating surface of the steam and by avoiding on the heat exchanging surfaces deposits of slag which adversely affects the efficiency and the useful effect.
@ The fouling of the heating surfaces which occurs when the hot combustion gases of certain fuels circulate on these surfaces or between them, as in boiler installations, depends on the temperature of the gases, the temperature of the surfaces, the speed of the gases, their composition and the arrangement of the heating surfaces.
The fuels which are primarily responsible for fouling are those which contain an ash the constituents of which are subject to appreciable change during combustion, as well as those which contain an ash which may be in a plastic or viscous state. relatively low temperatures.
The former can give rise to the presence in the gases of potentially condensable vapors, for example metal salts, and these vapors easily condense on the heating surfaces if the conditions are suitable.
The study of the flow of gases through a bundle of tubular convection of heating surfaces, shows that if the temperature of the
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tubes is low (although the gas temperature may be high) these vapors "freeze" before reaching surfaces and a dry deposit, which can be easily removed by soot blowers is the most annoying thing that can occur . However, if the temperature of the tubes is high, as well as that of the gases, the vapors cannot freeze or freeze before coming into contact with the surfaces; It is therefore possible that direct condensation will occur on the surfaces of the tubes.
In these explanations seems to lie the reason for the relative absence of fouling of the relatively cold vaporizing tubes of a boiler compared to the hotter tubes of the superheater.
A detailed study of the mechanism of gas circulation on convection surfaces introduces factors such as the temperature drop of inert solid particles (entrained by the gases) below the temperature of the surrounding gases; Due to the proximity of the "cold aspect", the exchange of heat by radiation between these particles and the surfaces of the tubes and between the gas-emitting constituents and the marl surfaces of the tubes, has the effect of causing the heat to fall. temperature of particles below that of gases. A similar case is that of the thermoelectric couple serving to measure the high temperatures of gases; it is only by extrapolating the results of pairs of infinitesimal dimensions that we can obtain the exact temperature of the gases.
Thus, in the case of a boiler installation where the superheater is preceded by a deep boiler bundle, the hot gases are inclined to get rid of their harmful vapors by condensation on a core of dust and the superheater is kept relatively free. of soiling. However, the use of high steam temperatures means that there is less and less need for the installation of a "cold" surface in front of the superheater and the contribution made by the expulsion of harmful vapors by freezing or freezing in the heaters. cold beams was thus lost.
One way to correct this effect was to adopt very large spacings between the tubes which are most prone to fouling, but the tubes remain susceptible to fouling, although the establishment of dirt bridges between the tubes is. significantly eliminated.
Knowledge of the paths traveled by the gases in the hearths and other passages of a boiler, however, makes it possible to arrange the heat absorption surfaces in such a way that the fouling thereof is reduced to a minimum. For example, in large pulverized coal boilers, by causing the gases to travel a determined suitable path, it is possible to form radiant superheating surfaces on which the deposit of damaging condensate is considerably if not entirely avoided. That is to say that these surfaces can be arranged, for example, in an annex compartment of the main combustion chamber, where there is a state of relative stagnation, such that they are swept away. by gases laden with dust to a noticeably reduced degree or, so to speak, not at all.
It is then also possible for the superheating surfaces to be arranged inside a relatively cool niche or bay, so that the condensing vapors tend to set or freeze before reaching the surfaces.
The invention relates to the method of producing and heating the. steam consisting in heating a tubular steam generator and superheater by a fuel containing ash to a temperature at which the ash is found in fusion, in passing the steam produced e through a steam superheater by radiation exposed to the radiation gases within the combustion chamber or a radiant passage leading from it, and to direct the gas stream so that the surfaces of the radiant steam superheater lie at least primarily at the surface. outside the main stream of combustion gases.
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The invention also relates to a tubular steam generator and superheater, characterized by a combustion chamber capable of being heated by means of a fuel containing ash to a temperature at which the ash is molten and comprising a zone where there is a relatively calm state, outside or almost outside the main path of the gases through the combustion chamber or a radiation passage from it, and the heating surfaces of the combustion chamber. fear in the area.
The invention further relates to a tubular steam generator and superheater, characterized by a combustion chamber capable of being heated by a fuel containing ash, to a temperature at which the ash is molten and comprising a protected zone on one side of the main gas path through the combustion chamber or a radiation passage from it, and steam heating surfaces acting by radiation in the zone.
The invention also relates to a tubular steam generator and superheater unit, characterized by a hearth arranged to be heated by an ash-containing fuel, to a temperature at which the ash is molten, and comprising a combustion chamber of which one wall is established so as to form a bay inside which is arranged a radiant steam heater.
The invention will be described below, by way of example, with reference to the very schematic accompanying drawings in which:
Fig. 1 is a side elevation, partially in section, of a tubular type steam generator and superheater;
Fig. 2 is a horizontal section taken along the line II-II of FIG. 1;
Fig. 3 is a view in vertical longitudinal section of a second embodiment of the tubular type steam generator and superheater unit;
Fig. 4 is a view in vertical longitudinal section of a third embodiment of the tubular type steam generator and superheater unit, taken along the line IV-IV of FIG. 5;
Fig. 5 is a view of the group shown in FIG. 4 in vertical section along the line V-V of this figure;
Fig. 6 is a horizontal sectional view taken along the line VI-VI of FIG. 5, with some details omitted for clarity;
Fig. 7 is a part of the horizontal sectional view shown in FIG. 6, but drawn on a larger scale than this one;
Fig. 8 is a side elevational view partially in vertical section of a variant of the radiant superheater;
Fig. 9 is a horizontal sectional view taken along the line IX-IX of FIG. 8, and
Fig. 10 is a horizontal sectional view corresponding to FIG. 3 of another radiant superheater arrangement.
With regard first of all to the steam generator and superheater shown in FIG. 1, a primary cyclone hearth 1, preferably of the type of construction described in the Applicant's English Patent No. 598,142, is arranged near the bottom 2 of the secondary combustion chamber 3 with a slag taphole, in which strongly heated combustion products can be discharged through an opening 4 made in the front wall 5 of the chamber.
This primary cy- clone hearth has a practically circular cross-section elongated horizontally, the circular boundary wall being formed
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by tubes very close together lined with spikes (not detailed on the drawings), covered with a layer of refractory materials, each tube comprising a curved part in semicircular form and the curved parts of adjacent tubes being arranged in opposite directions to form the circumferential wall. The lower ends of these wall tubes are connected to an intake manifold 6 and their upper ends to a discharge manifold 7, the manifolds being connected by pipes 8 and 9 respectively to the main water circulation system of the tank. steam generator group.
A radiant chamber or passage 12, cooled by circulating water and elongated vertically rises vertically above the secondary combustion chamber 3, from which it is separated by a group of vaporizing tubes 13 which are moderately inclined. at their lower part 14 to form a slag screen 15 while their upper parts are strongly inclined and are set in the same alignment to form a closed wall 16. Other tubes 17 increase the slag screen 15 and their upper parts 18 are inclined vertically across the gas path in the lower part of the radiating chamber 12.
The tubes 13 and the tubes 17 are connected by their lower ends to a cylindrical body of water 20 and by their upper ends to manifolds 21 and 22, respectively.
Although only one cyclone hearth 1 is indicated, several can be set up, each of which discharges through the front wall 5 into the secondary combustion chamber 3 and is suitably connected to the circulation system d. group water.
The bottom 23 of the secondary combustion chamber 3, the top 24 of the radiation chamber 12 and the four walls of these two chambers are lined with fluid heating tubes, namely tubes 26 lining the bottom 23, the front wall 5 (which is common to the two chambers) and the sky 24, and tubes 27 lining the rear wall 28, the tubes being connected directly, in the case of the front and rear walls, or by 1-intermediary of collectors (not shown ) in the case of the two side walls, by their upper and lower ends to a cylindrical body of steam and water 30 and to the cylindrical body of water 20, respectively.
The front wall 5 of the secondary combustion chamber 3 extends upwards to form the front wall of the radiating chamber 12 and, above the level of the collector 21, it presents in the direction of its width an elbow. or a rearwardly projecting arc 31 which, during the operation of the radiation chamber 12, serves to deflect the hot gases which rise therein, so as to move them away from a bay or socket 32 situated at the bottom. above the arch or the bend and near the front wall 5. A radiant superheater 33 is placed in the relatively calm zone thus formed in the niche 32.
This superheater 33 is made up of a number of vertically arranged flat tube panels or plates 38 which extend perpendicular to the adjacent portion of the front wall 5 and are spaced across the width thereof. wall (see Fig. 2). Each plate of tubes comprises several sections of U-shaped tubes with elbows bent in opposite directions at the top of the plate, and the lower ends of these tubes are connected to the inlet and outlet manifolds 40 and 41, respectively, superheater. The inlet manifold 40 is connected by pipes 43 to the cylindrical steam and water body 30, while the outlet manifold 41 is connected to a convection superheater which will be described hereinafter.
In the same alignment as each plate 38 is a vaporizing tube 45 which constitutes over a lower part of its length one of the tubes cooling the front wall 5 of the lower part of the tube.
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the radiation chamber 12, but which extends above the arc or the bend 31, vertically towards the sky 24, above which it is connected to the cylindrical body of steam and water 30.
The upper parts of the even-row tubes 27 lining the rear wall 28 extend vertically, as indicated at 55, across the lateral gas outlet 56 constituting the entrance to the lateral gas path 58 starting from 1 the upper end 59 of the radiation chamber 12, while the upper parts of the remaining tubes 27 extend rearward and then upward as indicated at 60 across the rear end of the course gas side 58.
The cylindrical body of steam and water 30 and the cylindrical body of water 20 are connected to each other by descending columns 61 located outside the radiation chamber 12, but the upper parts 62 of which extend. a tooth from top to bottom through a gas deflection chamber 63 disposed at the rear end of the lateral gas path 58.
Inside the side gas path 58 are two pendant convection superheaters, a primary superheater 64 and a secondary superheater 65, the inlet and outlet manifolds 66,67 of the primary superheater 64 being respectively connected by pipe 68 to the outlet manifold 41 of the radiant superheater 33 and through pipe 70 to the inlet manifold 71 of the superheater 65, while the outlet manifold 72 of this secondary superheater 65 is connected through pipe 73 to the point of use steam. If desired, a desuperheater (not shown) can be introduced into pipe 70 connecting the primary superheater to the secondary superheater.
A gas path 75 descends from the chamber 63 and contains an economizer 76 formed by the tubes 77 connected by their lower ends to an inlet manifold 78, lining in their upper parts the rear wall 79 and the sky 80 of the chamber 63, and connected by their upper ends to the water chamber of the cylindrical body 30.
Other tubes (not shown) line the side walls of the lateral gas path 58 and the gas passage 75 and are connected to the water circulation system of the steam generator group.
During the operation of the tubular type steam generator and superheater unit, described above, as a result of the arrangement of the cyclone hearth (s) and the path of the gases leaving the radiation chamber, there is The gases tend to bypass the area which in the upper region of the radiation chamber is adjacent to the front wall, in which the radiation superheater is established.
In addition, the gases are still directed by the arc or the bend of the front wall which for this purpose forms a bay or a niche constituting a relatively calm radiation zone or chamber. The gases swirling in such a quiet zone are significantly cooled and the parts of the radiant superheat surfaces of the zone which are closest to the stream of particles entrained by the gases passing through the radiation chamber are largely shielded from the radiation. action of direct contact with this current by the arrangement of the series of heating tubes of the fluid which are not part of the superheater and are aligned in the same plane as the plates of tubes.
The steam generator and superheater group shown in Fig. 3, comprises a vertically elongated combustion or radiating chamber 100 capable of being heated by the pulverized fuel burners indicated at 101, which are established in the front wall 102 and are intended to operate with ash removal. solid state.
The front wall 102 of the combustion chamber has approximately in the middle of its height and over its entire width an arc or elbow 103 extending rearwardly, and in the opening or niche thus formed.
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above the arc there is established a radiant superheater 105, similar in construction to the radiant superheater 33 described above with reference to Figs. 1 and 2.
The portion 108 of the combustion chamber located below the arch or bend is considerably enlarged towards the front, and is provided with a hopper-shaped bottom 109 which terminates in a transverse opening 110 for the combustion. Descent of solidified ash into an ash collection compartment (not shown). The sky 111 and the four sidewalls of the combustion chamber are lined with fluid heating tubes connected to the fluid circulatory system of the steam generator group.
Thus, the tubes 112 connected by their lower ends to an inlet manifold 113 line the front wall 102 and terminate at their upper ends in a vapor and water manifold 113, while the tubes 115 connected by their lower ends to an inlet manifold 116 line the rear wall 117. Some of the tubes 112, designated 112a are extended vertically above the arc 103 in the same alignment as the plates of the superheater 33, as has been described. above with regard to tubes 45 of Figs. 1 and 2.
The upper ends 118 of the even row tubes 115 are extended vertically across a lateral gas outlet 119 which constitutes the inlet of a lateral gas path 120 starting from the upper part 121 of the chamber. combustion 100 towards the rear and, above the sky 111, these tubes are connected to the cylindrical body of steam and water 114. The upper ends 125 of the remaining tubes 115 are bent towards the rear to line the bottom 126 of the lateral gas path 120, then upwards across the posterior end of the lateral gas path 120 to the sky 111,
along which they extend forward to the front wall 102 beyond which they are curved from bottom to top and connected to the cylindrical body of steam and water 114. The manifolds 113 and 116 , are connected to the fluid circulation system of the steam generator group by descent columns such as those indicated in part at 129, which are connected by their upper ends to the cylindrical body of steam and water 114.
A secondary convection superheater 130 disposed in the side gas path 120 comprises a number of U-shaped tube sections 131 whose return elbows are located near the top of the side gas path and which extend vertically. from top to bottom to a point adjacent to the bottom of this lateral path, the lower ends of these tube sections being connected by tubes 132 extending across a gas deflection chamber 133 disposed at the bottom. rear end of the gas path to the inlet and outlet manifolds 134 and 135 located outside of chamber 133 and through which the superheater can be purged.
A primary convection superheater 136 is mounted in a gas path 140 extending up and down from chamber 133 and is connected to the inlet and outlet manifolds 141 and 142 located outside the gas path. , while below this primary superheater in the gas path is a tubular economizer 143 suitably connected to the water inlet system of the cylindrical body of steam and water 114 .
A steam pipe 145 connects the vapor chamber of the cylindrical steam and water body 114 to the inlet manifold 146 of the radiant superheater 105 and a second steam pipe 147 connects the outlet manifold 148 of this. superheater to a steam manifold 149 placed above the rear end of the side gas path 120. A number of tubes 150 lead from the steam manifold 149, the even row tubes extending vertically from top to bottom in through the rear end of the side gas path 120 to line the front wall 151 with the gas path 140 to a level below that of the economizer 143 and then run across the gas path. gas to a vapor collector 152.
The rest of the 150 tubes line the sky
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153 of the chamber 133 and the rear wall 154 of this chamber and the gas path 140 from top to bottom up to the level of the vapor manifold 152 to which they are connected. Other tubes (not shown) line the side walls of the gas path 120 and the gas path 140, and are connected to the water circulation system of the steam generator group. The steam manifold 152 is connected by steam pipes 160 to the inlet manifold 141 of the primary convection superheater 136. In a connection 161 between the outlet manifold 142 of the primary superheater 136 and the inlet manifold 134 of the secondary convection superheater 130 is interposed an emperator or moderator 162 which may be of any suitable type.
The outlet manifold 135 of the secondary superheater 130 is connected by a pipe 163 to the place of use of the superheated steam.
During the operation of the above described tubular steam generator and superheater unit, the radiant superheater 105 is located in a quiet area and is protected from direct contact with the stream of gas entrained particles, which passes through the combustion chamber or radiation chamber 100, as described previously with reference to Figs. 1 and 2.
In the steam generator and superheater group shown in Figs. 4.5, 6 and 7, a vertically elongated combustion chamber or radiating chamber 180 is heated by pulverized fuel burners directed from top to bottom and is intended to operate with solid ash removal.
The front wall 182 of the combustion chamber extends vertically over the entire height of the latter, but the side wall 183 has approximately in the middle of its height and over its entire width an arc or bend extending towards the side. interior 184, and in the bay or niche 185 thus formed above the Park is disposed a radiant superheater 186 of similar construction to the radiant superheater 33 described above with reference to Figs. 1 and 2. The opposite side wall 193, is provided in a similar manner with an arch or bend 194 and a radiant superheater 196 is placed in the bay or recess 197 above the arch.
The rear wall 198 of the combustion chamber is provided at a level higher than that of the arches 184, 194 but below a lateral gas path 199 from an upper part 200 of the combustion chamber towards the rear by an arc 201 extending forward over the entire width of the rear wall and projecting approximately one third of the distance between the front and rear walls. It will be seen in FIG. 6 that the lateral gas path 199 has a width a little less than the distance between the arcs 184, 194.
The portion 208 of the combustion chamber below the arches 184, 194 is considerably widened in the transverse direction and is provided with a hopper-shaped bottom 209 terminating in a transverse opening 210 allowing the solidified ash to descend into. an ash collector compartment (not shown). The sky 211 and the four side walls of the combustion chamber are lined with fluid heating tubes connected to the fluid circulation system of the steam generator group.
Thus, the tubes 212 connected by their lower ends to an inlet manifold 213 line the front wall 182 and terminate at their upper ends in a cylindrical body of steam and water 214, while the tubes 215 connected by their ends - tees lower than an inlet manifold 216 line the rear wall 198. The upper ends 217 of the tubes 215 adjacent to the sides of the rear wall 198 extend vertically from bottom to top from the front edge of the arch 201 and are connected, above the sky 211, to the cylindrical body of steam and water 214.
The upper ends 218 of the even row tubes 215 over the remainder of the width of the rear wall 198 extend from bottom to top across a side gas outlet 219 constituting the inlet to the side gas path. 199 and are also
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if connected, above the sky 211, to the cylindrical body of steam and water 214. The upper ends 225 of the remainder of the tubes 215 are curved back to line the bottom 226 of the lateral gas path 199, then with bottom up across the rear end of the gas path to sky 211, along which they extend forward to the front wall 182,
beyond which they are bent from bottom to top and connected to the cylindrical body of steam and water 214. The collectors 213 and 216 are connected to the fluid circulation system of the steam generator group by descending columns such as than those indicated in part at 229, which are connected at their upper ends to the cylindrical body of steam and water 214. The side wall 183 is lined with fluid heating tubes 230 terminating at their upper and lower ends respectively. in collectors 231 and 232 connected to the group's water circulation system, some of these tubes, indicated at 230 ',
being extended vertically above 1-lare 184 respectively in the same alignment as the tube plates of the radiant superheater 186 (see Fig. 7). The opposite side wall 193 is lined in a similar fashion by fluid heater tubes 234 connected to upper and lower manifolds 235 and 236, some of these tubes, indicated at 234 'lying in line with the tubes. radiation superheater tube plates 196.
In the side gas path 199 there is a secondary convection superheater and at the rear end of the path a gas flow deflection chamber below which is established a gas passage containing a convection superheater. primary and an economizer; the arrangement is similar to that previously described with reference to FIG. 3 and the same numbers have therefore been used to designate corresponding parts.
As there are two radiant superheaters in the present embodiment, their inlet manifolds 245 have been mounted in parallel on the cylindrical steam and water body 214 through steam pipes 246 and their outlet manifolds 247 at the same time. steam manifold 149 placed above the rear end of gas path 199 by steam pipes 248.
In this embodiment, two sets of pulverized charcoal burners, indicated at 250,251 are respectively arranged to discharge through the lower faces of the arcs of the side walls 184, 194 in a direction inclined from top to bottom towards the bottom. bottom of hopper 209.
During the operation of the steam generator and superheater unit, the hot gases produced in the enlarged lower part 208 of the radiating chamber or combustion chamber 180 rise vertically in the upper part 200 of the chamber and pass from there into the gas path 199 and in the gas passage 140. As a result of the arrangement of the arcs 184, 194 in the side walls and the dimensions and replacement of the side gas outlet, there is no low ten - dance of the hot gases to be deployed laterally in the bays or niches 185 and 197 situated above the arches of the side walls 184, 194, respectively.
The two radiant superheaters 186,196 are thus located in relatively quiet areas of the combustion chamber and they are shielded from direct contact with the stream of particles entrained by the gases, which passes through the combustion chamber. radiation or combustion chamber 180 by the arrangement of a series of fluid heating tubes which do not form part of the superheater and are respectively in the same alignment as the tube plates. The gases that swirl in these quiet areas cool significantly by transmission of heat to adjacent fluid heating tubes lining the walls of the radiating chamber.
Figs. 8 and 9 show a variant of the tubular radiant superheater which may be employed in one or other of the three embodiments of the invention described above, but which is
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shown in its application to the embodiment of FIG. 1. Each of the superheater tubes 260 comprises a pair of vertical tube sections 261 and 262 connected at their upper ends by a return bend 263 and respectively joined at their lower ends to inlet and outlet manifolds. of steam 264 and 265 by which the tubes can be purged.
The tube sections 261 are arranged in a plane parallel to the row of vaporizing tubes 26 of the front wall 5 of the combustion chamber and are spaced a short distance from it, while the tube sections 262 are spaced apart. arranged in groups to form panels or plates of tubes 266 which extend perpendicular to the front wall 5. As has been described with reference to FIG. 1, the steam generator tubes 45 conjugated with the front wall 5 of the radiation chamber 12 are extended vertically above the arc 31, each of them in alignment with a plate of tubes 266.
Fig. 10 shows the arrangement of a tubular fluid heater cleaning member 270, arranged to discharge the cleaning fluid onto the exposed surfaces of the superheater tubes 271, preferably of the type described above. with reference to Figs.
1 and 2. It will be seen that the tube plates 272 are, in this arrangement, spaced from the front wall 5 of the combustion chamber to allow free movement of the cleaning element 270.
It will be seen that in each of the embodiments of the invention described above, each bay or niche containing a radiant superheater is severed by the tube plates and that the particles contained in the gases to the interior of any section are intensively cooled by radiation to adjacent tube panels and adjacent wall tubes, or, as in the construction mode of Figs. 8 and 9, to the superheater tube sections arranged in a plane parallel to the adjacent wall.
CLAIMS.
1. A process for producing and superheating steam, characterized in that it consists in heating a tubular type steam generator and superheater unit with the aid of a fuel containing ash, to a temperature at which that - here are found in fusion, to pass the vapor generated in a vapor superheater by radiation exposed to the radiation of the gases inside a combustion chamber or a radiation passage which leaves therefrom and to direct the current gas so that the surfaces of the radiant steam superheater are at least predominantly outside the main flue gas stream.