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KOHLENSCHEIDUNGS-GESELLSCHAFT mit beschrankter Haftung, résidant à
STUTTGART-S (Allemagne).
ECHANGEUR THERMIQUE TUBULAIRE.
La présente invention concerne un échangeur thermique tubulaire à foyer, comportant une chambre de combustion et de fusion pour brûler du poussier de charbon ou l'équivalent, particulièrement une chaudière à va- peur à circulation naturelle de l'eau,
On a proposé des chaudières à vapeur comportant des chambres de fusion pour le chauffage au poussier de charbon, de forme semblable à un séparateur de poussière cylindrique du type cyclone et alimentées de poussier de charbon par des brûleurs tangentiels, et raccordées du cô- té des gaz de fumée-à la circulation d'eau de la chaudière à vapeur,de même qu'ont été proposées des chambres de fusion dont les tubes réfrigé- rants étaient également raccordés à ladite circulation d'eau de la chaudiè- re, Toutefois, ces chaudières non seulement sont de construction compli- quée et encombrante,
mais encore nécessitent un grand nombre de chambres de raccordement, de tuyauteries de jonction et l'équivalent, qui par elles- mêmes et pour leur protection indispensable contre les pertes de chaleur, exigent beaucoup de matériaux de construction et de travail. La présente invention assure une notable simplification, du fait que les tubes réfrigé- rants montant dans la chambre de fusion parallèlement à l'axe de cette dernière, s'écartent à partir de l'extrémité de cette chambre sous forme de parois tubulaires planes délimitant la chambre de combustion et celle de rayonnement, Il est alors possible, selon le nombre de chambres de fusion, d'alimenter en agent réfrigérant à l'aide d'un seul ou d'un petit nombre de collecteurs inférieurs, tous les tubes réfrigérants de la cham- bre de fusion,
de la chambre de fusion secondaire et de la chambre de rayonnement, et de diriger ensemble ces tubes vers un collecteur commun supérieur, éventuellement le tambour collecteur de vapeur et d'alimentation de la chaudière, tous les tubes ayant alors approximativement la même hau-
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teur verticale, ce qui a pour effet de procurer des conditions de travail sûres pour une circulation naturelle de l'eau de la chaudière.
En même temps, la combustion et l'évacuation des résidus de combustible sont particulièrement favorisées, du fait que dans la zone de la chambre de combustion secondaire et de la chambre de rayonnement, les tubes sont dirigés d'une manière caractéristique à l'invention, ces conditions étant particulièrement réalisées lorsque la chambre de combus- tion secondaire conduit les gaz de fumée de la chambre de fusion vers cel- le de rayonnement suivant un axe oblique vers le haut, et que les tubes réfrigérants de la chambre de combustion secondaire sont dirigés parallè- lement à l'axe de cette dernière.
La paroi surplombante de la chambre de combustion secondaire,ainsi obtenue, forme une surface parallèle au courant des gaz, qui recueille les résidus de combustible liquides ou sensiblement pâteux entraînés de la chambre de fusion par les gaz de fumée, ces résidus s'écoulant alors du côté opposé au courant de combustion, dans la chambre de fusion. De plus, la rencontre de cette paroi surplombante et le changement de direction des gaz de combustion dans la chambre secon- daire' provoquent un tourbillonnement intense de ces gaz et ainsi, une combustion plus rapide des particules encore combustibles et de l'oxygène de l'air qu'ils contiennent encore.
Suivant l'invention, cette intense combustion secondaire s'ob- tient particulièrement en utilisant plusieurs chambres de fusion dont cha- cune est pourvue d'une chambre de combustion secondaire propret,. Aussi même lorsqu'une chambre de fusion est mise hors service, est-il possible de maintenir dans la chambre de combustion secondaire de l'autre chambre de fusion, les mêmes vitesses de percussion et de tourbillonnement,
D'autres détails de l'invention seront décrits avec référence au dessin annexé, dans lequel la fig. 1 est une coupe verticale partielle suivant la ligne a- b de la fig. 2, de la partie d'une chaudière à vapeur par rayonnement, contenant la chambre de combustion, et la fig, 2 est-en majeure partie une coupe horizontale suivant la ligne c-d de la fig. 1 et quant au reste,,une autre coupe horizontale suivant la ligne e-f de cette même fig. 1.
La partie contenant la chambre de combustion est constituée par la chambre de fusion 1, la chambre de fusion secondaire 2, et la cham- bre de rayonnement 3, montées en série verticalement dans le courant ascen- dant des gaz de combustion. La chambre de fusion cylindrique 1, est ali- mentée en combustible, par exemple du poussier de charbon, des résidus de lavage de cellulose ou l'équivalent, au moyen des brûleurs 4 amenant en même temps l'air de combustion et dirigés tangentiellement et légère- ment en oblique vers le bas entre l'enveloppe et le passage de sortie 5 des flammes. Le combustible brûle sous forme d'une flamme tourbillonnant vers le bas où elle change de direction et remonte par le passage 5 dans la chambre de combustion secondaire 2.
Au cours du trajet de cette flamme les résidus du combustible se déposent sur la paroi de la chambre de fusion ou sur le fond de celle-ci, et s'écoulent à l'état liquide par l'ouver- ture 6.
Dans la chambre de combustion secondaire, les gaz de combus- tion rencontrent dans l'ensemble la paroi 7 surplombant le conduit 5, les résidus du combustible éventuellement entraînés étant alors recueillis et renvoyés dans la chambre de fusion par cette paroi 7. En même temps, se produit à nouveau un tourbillonnement intense des gaz de combustion et de l'air de combustion et par conséquent une combustion secondaire in- tense, de sorte que les résidus de combustible liquide ou pâteux re-cueil- lis dans la chambre de combustion secondaire retournent à l'état liquide dans la chambre de fusion.-
En sortant de la chambre de combustion secondaire 2 les gaz
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de combustion cheminent dans la chambre de rayonnement 3 laquelle sert essentiellement à céder la chaleur par rayonnement.
Ces gaz peuvent en - suite chauffer par contact des surfaces, par exemple de surchauffeurs de vapeur, de réchauffeurs d'eau, d'air comburant ou l'équivalent, non repré- sentés dans le dessin.
La chambre de fusion 1 aussi bien que celle de combustion secondaire 2 et celle consécutive de rayonnement 3, sont revêtues inté- rieurement de tubes. Selon la destination de la chaudière, les tubes re- çoivent de l'eau, de la vapeur ou de l'air, ce qui assure la résistance de l'enveloppe de la chambre et permet de récupérer dans une forte mesure la chaleur de combustion, par rayonnement sur le fluide à chauffer.
Ce fluide peut être envoyé sous pression dans les tubes à l'aide d'une pompe, éventuellement en circuit, ou dans le cas de chaudières à vapeur, par circulation naturelle, et ce en introduisant la matière, particulièrement de l'eau, par la conduite 8 dans le collecteur annulaire
9. L'eau chauffée dans les tubes, ou la vapeur qu'elle engendre, monte jusqu'à l'extrémité supérieure de ces tubes où elle est alors collectée et séparée de la vapeur dans un tambour ou l'équivalent non représenté sur les figures, cette eau revenant ensuite par la conduite 8 pour rentrer en circulation.
Les tubes débouchant du collecteur 9 s'étendent verticalement les.uns à coté des autres et forment d'abord l'enveloppe de la chambre de fusion cylindrique 1. A partir de l'extrémité supérieure de cette dernière, les tubes sont écartés par groupes les uns des autres, dont ceux désignés par 10 - environ un tiers du nombre des tubes de la chambre de fusion - sont utilisés pour former la paroi antérieure de la chambre se- condaire 2 et de celle de rayonnement 3. Un nombre à peu près égal des tubes 11 de la chambre de fusion sont écartés les uns des autres à par- tir de l'extrémité de cette chambre pour former la paroi postérieure et particulièrement la paroi surplombante 7 de la chambre secondaire 2 ainsi que la paroi postérieure de la chambre de rayonnement 3.
Les tubes res- tants placés sur les cotés de la chambre de fusion sont utilisés de la même manière pour former les deux parois latérales de la chambre de com- bustion secondaire ou de la chambre de rayonnement. Dans la zone de la chambre de combustion secondaire, les coudes des tubes de la chambre de fusion - vus en coupe transversale par rapport au courant des gaz de combustion - passent de la section cylindrique de la chambre de fusion à la section rectangulaire de la chambre de rayonnement,ce qui permet de monter plus simplement cette dernière chambre, ainsi que les surfaces de chauffage par contact comme celles du surchauffeur de vapeur ou l'équi- valent, et d'utiliser des appareils de support plus simples pour la chau- dière.
La chaudière à vapeur montrée dans le dessin possède deux chambres de fusion 1 et deux chambres de combustion secondaires 2, mais une seule chambre de rayonnement 3, de sorte que par exemple lorsque la production de la chaud è e à vapeur est réduite de moitié, il suffit de mettre une chambre de fusion et une chambre de combustion secondaire en service. De cette maniere, on peut mettre en service les différentes chambres de fusion dans leurs conditions optima de séparation et de fusion des résidus de combustible. Par contre, dans n'importe qu'elle condition de travail, l'unique chambre de rayonnement offre aux gaz de combustion la possibilité de se répartir uniformément sur toute la largeur de la chaudière.
Les tubes adjacents 13 de la chambre de fusion sont coudés depuis l'extrémité supérieure de celle-ci pour former des parois voisines de la chambre de fusion secondaire et être alors dirigés vers le haut jus- qu'à la paroi 7. En avant ou en arrière de cette dernière, ces groupes de tubes 13 sont coudés vers la droite ou la gauche, en direction des parois latérales de la chambre de rayonnement, et ils s'étendent alors plus haut pour former les parois de délimitation de la chambre de rayonne- ment. Lorsqu'on utilise trois chambres de fusion il est avantageux de
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grouper chaque série de tubes 13 de deux chambres, et ce près de la paroi 7 à l'aide de culottes, les deux ;roupes ainsi formés étant alors dirigés vers les parois latérales de la chambre de rayonnement, comme déjà décrit plus haut.
Le conduit 5 et le fond de la chambre de fusion sont formés par des tubes 14 en serpentin ou par les tubes 15 en spirale, dont l'agent de réfrigération, par exemple l'eau d'alimentation d'une chaudière à vapeur, peut être dirigé successivement dans les deux groupes de tubes avant d'être envoyé dans le tambour d'alimentation habi- tuel de la chaudière ou dans le collecteur annulaire 9.
REVENDICATIONS.
1. Echangeur thermique tubulaire à foyer, particulièrement chaudière à vapeur à circulation naturelle et comportant une chambre de fusion-combustion de section cylindrique pour la combustion de poussier de charbon ou l'équivalent, où les gaz de combustion montant de la chambre de fusion cheminent par une chambre de combustion secondaire et une cham- bre de rayonnement, toutes revêtues de tubes réfrigérants, caractérisé en ce que les tubes réfrigérants montant dans la chambre de fusion parallèle- ment à l'axe de cette dernière y sont à leur sortie écartés pour former des parois tubulaires planes qui, vers le haut, délimitent la chambre de combustion secondaire et la chambre de rayonnement .