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BABCOCK & WILCOX LIMITED, résidant à L O N D R E S.
PERFECTIONNEMENTS AUX GROUPES GENERATEURS, SURCHAUFFEURS ET RECHAUFFEURS
DE VAPEUR DU TYPE TUBULAIRE.
Cette invention concerne des groupes générateurs de vapeur qui sont également aménagés pour effectuer à la fois la surchauffe et la rechauf- fe de la vapeur et plus particulièrement, des groupes destinés à produire l'énergie nécessaire à la propulsion des navires. Pendant la marche arrière d'un navire, la rechauffe de la vapeur n'est plus nécessaire, mais une gran- de quantité de vapeur à une température de surchauffe inférieure à la normale peut devoir être utilisée. Un but de l'invention est de procurer des groupes générateurs propres à assurer des débits de vapeur élevés pendant les pério- des où la rechauffe de la vapeur n'est pas nécessaire. Un autre but est de fournir des groupes où la sûreté des réchauffeurs soit assurée pendant la mi- se en marche ou pendant des périodes de marche sans rechauffe.
Un autre but encore est de procurer des groupes perfectionnés tels que les températures de surchauffe et de rechauffe puissent être réglées avec précision. Un autre but encore est de procurer des groupes générateurs propres à fournir de la vapeur à une température relativement basse pendant les périodes de faibles charges.
Un groupe tubulaire générateur, surchauffeur et réchauffeur de va- peur., suivant la présente invention, est caractérisé en ce qu'il comprend une première chambre de combustion, une sortie de gaz de cette première chambre vers un premier parcours de gaz contenant une surface de surchauffe de la va- peur, une sortie de gaz de la première chambre de combustion vers un second parcours de gaz où la circulation se fait en parallèle avec celle du premier parcours de gaz, une seconde chambre de combustion agencée de manière à être chauffée séparément et aménagée de manière que les gaz puissent s'en échapper pour se rendre, sans venir en contact avec le surchauffeur,
dans le second par- cours et sur la surface de rechauffe de la vapeur protégée contre la chaleur
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de la première chambre et située dans la trajectoire suivie par le cou- rant de gaz venant de la seconde chambre de combustion de telle manière que les gaz venant de la première chambre ne les rencontrent pas.
On décrira maintenant l'invention, à titre d'exemple, en se ré- férant aux dessins quelque peu schématiques ci-annexés, dans lesquels:
Fig. 1 est une vue en perspective isométrique, où certaines par- ties sont omises, d'une forme d'exécution d'un groupe générateur et surchauf- feur de vapeur de type tubulaire marin, dans la direction d'un angle arriè- re du groupe, certaines parties de celui-ci étant arrachées pour montrer la disposition des tubes qui y sont montés;
Fig. 2 est une vue en perspective isométrique semblable à la Fig. 1, mais dans la direction de l'autre angle arrière du groupe;
Fig. 3 est une vue en coupe horizontale suivant le plan III-III-III des Figs. 1 et 2.
Fige 4 est une coupe verticale suivant la ligne IV-IV de la Fig.3.
Fig. 5 est une coupe verticale schématique d'une autre forme d'exécution du groupe générateur et surchauffeur de vapeur de type marin tubulaire;
Fig. 6 est une coupe horizontale suivant la ligne VI-VI de la Fig.5.
Fige 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la Fig. 5 ; Fig. S est une coupe verticale schématique d'une autre varian- te du groupe générateur et surchauffeur de vapeur du type tubulaire ma- rin, et
Fig. 9 est une vue en coupe horizontale suivant la ligne IX-IX de la Fig. 8.
Les groupes représentés sur les dessins comprennent chacun une première chambre de combustion 1 et une seconde chambre de combustion 3.
La paroi avant 5 de la chambre 1 est pourvue de lumières 7 dans lesquelles les différents brûleurs correspondants d'un groupe de brûleurs à huile 8 sont disposés de manière à débiter vers l'arrière. De même, des lumières 9 sont ménagées dans la paroi avant 11 de la chambre 3 pour recevoir les brû- leurs d'un groupe 12 disposés de manière à se décharger vers l'arrière:
La chambre de combustion 1 est pourvue d'une sortie de gaz la- térale 121 qui s'étend de l'avant à l'arrière de cette chambre en établis- sant la communication entre la chambre 1 et des parcours de gaz en paral- lèle 13 et 15 qui sont séparés par un couloir 17 et relient la chambre 1 à un carneau montant commun 19 dans lequel est aménagée une surface d'é- change de chaleur, de préférence un économiseur 20.
En remplacement ou en plus de l'économiseur 20, un réchauffeur d'air peut être monté dans le car- neau vertical 19. A l'intérieur de chacun des parcours 13 et 15 et à l'en- trée du carneau vertical 19 se trouve un groupe de vannes papillons 21 dont les déplacements, pendant la marche du groupe, font varier la répartition du flux total des gaz dans les parcours.
Un faisceau de tubes vaporisants 23 comprenant des sections 25 et 27 disposés respectivement dans les parcours 13 et 15 comporte des tubes dont les extrémités supérieures et les extrémités inférieures s'ouvrent res- pectivement dans un corps cylindrique horizontal de liquide et de vapeur 29 et dans un corps cylindrique à liquide 31 disposé parallèlement au corps cylindrique 29. A l'intérieur du parcours 13, entre la première chambre de combustion 1 et la section 25 du faisceau tubulaire 23, est monté un sur- chauffeur 33 formé par des éléments tubulaires horizontaux coudés 35, éta- blis respectivement entre des collecteurs d'entrée et de sortie verticaux
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37 et 39.
Des tubes de grand diamètre 41 et 42 reliés d'une part au corps cylindrique 29 et d'autre part au corps cylindrique 31, servent à supporter les éléments 35 et sont disposés de manière que le surchauffeur puisse être enlevé vers l'avant à travers la paroi latérale 43 du parcours 13 après enlèvement d'une partie 45 de cette paroi.
Un écran 47, formé par des rangées 51 de tubes vaporisants en quinconce raccordés d'une part au corps 29 et d'autre part au corps 31, est disposé entre la chambre 1 et le surchauffeur 33. Les rangées de tubes 51 s'étendent aussi en travers de la sortie entre la chambre de combustion 1 et le parcours 15 et font partie d'un faisceau tubulaire 49.
Un réchauffeur 53 formé d'éléments tubulaires coudés 55 branchés entre des collecteurs 57 et 59 est disposé dans le trajet des gaz sortant de la seconde chambre de combustion 3 et est protégé contre la chaleur de celle-ci par un écran 60 formé par des rangées de tubes en quinconce. L'em- placement du réchauffeur empêche que pendant le fonctionnement il soit tra- versé par les gaz venant de la première chambre de combustion.
Le groupe représenté sur les Figs. 1 à 4 comporte une enveloppe métallique 61. En service, un espace 63 situé à l'intérieur de l'enveloppe reçoit, d'une manière connue., de l'air comburant, par un conduit (non re- présenté) qui communique avec l'espace 63 par une ouverture 65 ménagée dans le ciel 67 de 1'enveloppe.
La paroi latérale 69 et le ciel 71 de la chambre 1 sont garnis par une rangée 73 de tubes vaporisants pourvus d'ergorts radium (non repré- sentés) qui y sont soudés pour supporter la matière réfractaire appliquée sur les tubes et cette rangée s'élève verticalement à partir d'un collecteur
75 disposé à la partie inférieure de la paroi 69 parallèle aux corps cylin- driques 29 et 31. Les extrémités supérieures des tubes de la rangée 73 s'ouvrent dans la chambre de liquide du corps cylindrique 29. Les tubes de la partie arrière 77 de la paroi latérale 69 et du ciel 71 sont recouverts d'une matière réfractaire 79, telle que du minerai de chrome, appliquée à l'état plastique, qui remplit aussi les espaces entre les tubes.
Les tubes de la rangée 73 garnissant la paroi latérale 69, qui sont situés à proxi- mité de l'extrémité avant ou foyer de la chambre 1 sont en outre recouverts de matière réfractaire comme c'est indiqué en 81. La paroi arrière 83 de la chambre 1 est garnie d'une rangée 85 de tubes vaporisants s'étendant en- tre des collecteurs inférieur et supérieur (non représentés) convenablement reliés au système circulatoire du groupe et est formée de la même manière que la partie 77 de la paroi latérale 65. La face extérieure du ciel 71 et des parois 69 et 83 est couverte d'une matière thermo-isolante appropriée 87.
Le fond 89 de la chambre 1 est constitué par des carreaux résistant à l'action de la chaleur 91 à face arrière garnie de matière thermo-isolante 93, tandis que la paroi avant 5 comprend une couche 95 de matière réfrac- taire recouverte au dos d'une couche 97 de matière thermo-isolante.
Le fond 101, la paroi latérale 103 et le ciel 105 de la seconde chambre de combustion 3 sont garnis respectivement de sections de tubes in- clinés de bas en haut 107, de sections de tubes verticaux 109 et de sec- tions de tubes inclinés de bas en haut 111 d'une rangée 113 de tubes vapo- risants dont chaque tube est branché entre le corps cylindrique 29 et un collecteur inférieur 115, ce dernier s'étendant parallèlement aux corps cy- lindriques 29 et 31.
La construction du fond 101 et du ciel 105 est semblable à cel- le du ciel 71 de la chambre 1 et la paroi latérale 103 est formée de la même manière que la paroi latérale 69 de la chambre 1. Une rangée de tubes 117 garnit la paroi arrière 118 de la chambre de combustion 3, cette paroi étant construite de la même matière que la paroi arrière 83 de la chambre 1.
La construction de la paroi avant 5 de la chambre 1 est adaptée aussi à la paroi avant 11 de la chambre 3 comme la construction de la partie de la pa- roi latérale 69 adjacente à l'extrémité foyer de la chambre 1 l'est à la
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paroi latérale 119 de la chambre 3 qui se trouve en regard de la paroi 103 de cette dernière.
La chambre de combustion 3 est pourvue d'une sortie de gaz la- térale 123 qui s'étend entre l'extrémité intérieure de la paroi latérale 119 et la paroi arrière 118 de cette chambre. L'écran tubulaire de refroi- dissement 60 qui est branché entre le collecteur inférieur 115 et le corps cylindrique 29 est disposé en travers de la sortie 123 qui établit la com- munication entre la chambre 3 et le couloir 17 conduisant au parcours de gaz en parallèle 15.
Les parois arrières 125 et 127 des parcours en parallèle 13 et 15 sont parallèles aux parois latérales des chambres 1 et 3 et sont formées par des rangées de tubes 129 et 131 dont les tubes sont branchés entre les corps cylindriques 29 et 31. Une partie extérieure 133 de la paroi 125 et une partie extérieure 135 de la paroi 127 sont construites chacune de la même manière que la partie 77 de la paroi latérale 69 de la première cham- bre de combustion.
Les tubes des rangées 129 et 131 respectivement qui for- ment les parties intérieures 137 et 139 des parois 125 et 127 sont pourvus d'ergots (non représentés) qui y sont soudés et s'étendent latéralement en- tre les tubes pour supporter la matière réfractaire 121 remplissant les es- paces intercalaires des tubes, la matière réfractaire étant appliquée de manière à laisser les surfaces 143 et 145 des tubes exposées respective- ment aux gaz venant de la chambre 3 et aux gaz circulant dans les parcours de gaz appropriés 13 ou 15.
La paroi latérale intérieure 147 du parcours de gaz en paral- lèle 13 qui forme aussi un coté du couloir 17 s'étend de l'extrémité inté- rieure de la paroi arrière 125 à l'écran tubulaire 47, tandis que la paroi latérale intérieure 149 du parcours 15 qui forme l'autre côté du couloir 17 s'étend de l'extrémité intérieure de la paroi arrière 127 vers l'écran tubulaire 47 et s'arrête à une courte distance de l'écran de telle sorte qu'un espace 151 formant tournant pour diriger les gaz s'échappant du cou- loir 17 en vue de se rendre dans le parcours en parallèle 15, est ménagé entre l'écran 47 et l'extrémité di couloir 17 adjacent à celui-ci.
Les pa- rois latérales intérieures 147 et 149 des parcours 13 et 15 comprennent des tubes branchés entre les corps cylindriques 29 et 31 et sont construi- tes de la même manière que les parties de paroi 137 et 139 des parois ar- rière 125 et 127, celles-ci comprenant toutefois des parties 153 et 155 qui s'étendent respectivement le long des sections 25 et 27 du faisceau tubulaire 23 et dont chacun renferme deux rangées de tubes 157 et 159.
La paroi latérale 43 du parcours 13 est formée de matière thermo-isolante et s'étend dans le prolongement de la paroi avant 5 de la chambre l, entre celle-ci et l'extrémité extérieure de la paroi arrière 125 du parcours de gaz 13, tandis que le parcours de gaz 15 possède une paroi latérale exté- rieure 158 faite également en matière thermo-isolante et s'étendant dans le prolongement de la paroi arrière 13 de la chambre 1 et entre cette der- nière et l'extrémité extérieure de la paroi arrière 127 du parcours de gaz 15.
Les collecteurs 57 et 59 du réchauffeur sont disposés vertica- lement dans une partie de paroi 159 s'étendant entre la paroi arrière 118 de la chambre 3 et l'extrémité intérieure de la partie extérieure 135 de la paroi arrière 127 du parcours de gaz. Les éléments tubulaires 55 du ré- chauffeur sont disposés horizontalement dans l'espace situé entre l'écran tubulaire 60 et les parois arrière 125 et 127 des parcours de gaz 13 et 15 et sont supportés d'une manière connue sur un tube 161. Entre la par- tie 133 de la paroi arrière du parcours de gaz 13 et la paroi latérale 119 de la chambre 3 se trouve un passage 163 à l'extrémité intérieure duquel est placé un panneau amovible 165 par où l'on peut enlever vers l'avant les éléments tubulaires 55 du réchauffeur 53.
On comprendra par conséquent que le surchauffeur 33 peut être
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retiré du parcours de gaz 13 par la paroi latérale 43 après enlèvement de la partie 45 de celle-ci, tandis que, grâce au panneau amovible 165, tout tube défectueux du réchauffeur peut être mis hors circuit, retiré vers l'a- vant par le passage 163 et remplacé subséquemment par un nouveau tube.
Des portes d'accès 167 et 169 établies respectivement dans les parois 43 et 158 facilitent les réparations et les vérifications des parois
147 et 149 et des parties de parois 137 et 139 et le nettoyage ou le rempla- cement des tubes vaporisants, par exemple, du faisceau 23.
Les détails qui ne sont pas indispensables pour comprendre par- faitement l'invention ont été omis dans la description qui précède d'un groupe générateur et surchauffeur de type tubulaire marin, comme la dispo- sition de colonnes descendantes allant du corps cylindrique de vapeur et de liquide 29 aux collecteurs 75 et 115 et au corps cylindrique de liquide 31, ainsi que les dispositifs pour séparer la vapeur de l'eau dans le corps cy- lindrique 29.
Pendant le fonctionnement normal, lorsque les chambres de com- bustion 1 et 3 sont toutes deux chauffées, les gaz provenant de la seconde chambre de combustion 3 sont envoyés par l'écran tubulaire 60, sur les élé- ments 55 du réchauffeur 53 et par le couloir 17 dans le tournant des gaz 151, tandis que des parties du flux de gaz venant de la première chambre de combustion 1 circulent respectivement au travers de l'écran 47 et du faisceau 49 pour se rendre dans les parcours de gaz 13 et 15, les gaz qui circulent dans le parcours 13 venant en contact avec le surchauffeur 33.
En réglant l'allure du feu au groupe de brûleurs 12 associé à la seconde chambre de combustion 3, on peut régler la température de la rechauffe; en réglant l'allure du feu du groupe de bruleurs 8 associé à la première chambre de combustion 1, on peut régler la production ou la pression de va- peur du groupe, et en commandant les vannes papillons 21, on peut régler la température de surchauffe. Pendant les manoeuvres, lorsque la seconde chambre de combustion 3 et le réchauffeur 53 sont hors d'action, la sécu- rité du réchauffeur est assurée vu qu'il est protégé par un écran contre la chaleur de la première chambre de combustion et qu'il n'est pas soumis au passage du courant de gaz.
Dans ces conditions, la première chambre de combustion 1 peut être chauffée à un degré élevé sans perte de tirage in- admissible vu que les parcours en parallèle 13 et 15 sont tous deux exclu- sivement disponibles pour le flux de gaz venant de la chambre de combus- tion. En outre, on utilise convenablement la totalité du faisceau tubulai- re 23.
Pendant la mise en marche, on ne chauffe que la première cham- bre de combustion 1 et la mise en marche peut être effectuée rapidement sans détériorer le réchauffeur 53 ou le surchauffeur 33, attendu que le réchauffeur est protégé contre la chaleur de la première chambre de com- bustion et n'est pas soumis à l'action d'un courant gazeux, tandis que le surchauffeur est protégé par l'écran 47 et que le courant de gaz qui pas- se dessus peut être réglé par le groupe de vannes papillons 21 à la sortie du parcours de gaz 13.Normalement, le groupe de vannes 21, réglant le cou- rant de gaz allant de la chambre 1 sur le surchauffeur est maintenu fermé jusqu'à ce que la vapeur soit produite dans le groupe et qu'un courant de vapeur soit établi du corps cylindrique 29 au surchauffeur.
Une fois qu'un tel courant de vapeur a été amorcé, on peut ouvrir dans une mesure appro- priée les vannes réglant le courant de gaz chauds sur le surchauffeur.
Comme la première chambre de combustion peut être chauffée seu- le avec sécurité, pendant que le réchauffeur est hors d'action, le groupe peut être conduit de manière à assurer un débit notable de vapeur n'ayant que peu ou pas de surchauffe, vu que la répartition des gaz entre les par- cours en parallèle 13 et 15 est réglable.
La disposition du groupe peut être telle que normalement ou
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dans certaines conditions de marche une partie des gaz qui se rendent de la seconde chambre de combustion par le couloir 17 dans le tournant de gaz 151 circule dans le second parcours en parallèle 15, tandis que le restant des gaz se rend au travers du faisceau tubulaire 49 dans la première cham- bre de combustion 1 et au travers de l'écran tubulaire 47 dans le par- cours 13.
Les Figs. 5, 6 et 7 montrent une autre forme d'exécution de l'invention où la seconde chambre de combustion 3 s'étend le long du côte de la première chambre de combustion 1 opposé à celui où se trouvent les parcours en parallèle 13 et 15.Une paroi commune 171 sépare les chambres de combustion et est formée par une rangée 173 de tubes dont certains, com- me le tube 175 sont pourvus d'ergots radiaux (non représentés) qui y sont soudés et sont destinés à supporter de la matière réfractaire 174 qui rem- plit les espaces entre les tubes et recouvre les tubes comme c'est indiqué en 176 et 178.
Les espaces intercalaires entre des tubes tels que les tu- bes 177 de la rangée 173 sont remplis de matière réfractaire supportée de la manière décrite pour les parties intérieures 137 et 139 des parois ar- rière 125 et 127 des parcours de gaz du groupe représenté sur les Figs. 1 à 4. La seconde chambre de combustion possède une sortie de gaz arrière 179 qui occupe toute la largeur de la chambre et en travers de laquelle s'étend l'écran tubulaire 60. Les éléments tubulaires 55 du réchauffeur 53 s'élè- vent verticalement à l'arrière de l'écran 60 entre les collecteurs 57 et 59 du réchauffeur, ceux-ci s'étendant horizontalement et parallèlement à la paroi avant 11 de la chambre de combustion 3.
Derrière le réchauffeur se trouve un tournant de gaz 181 pour- vu d'une sortie latérale 183 qui s'étend de l'extrémité arrière de la pa- roi commune 171 à la paroi arrière 184 du groupe et en travers de laquel- le est aménagé un écran 185 comprenant des rangées de tubes en quinconce.
L'écran 185 sert à protéger le réchauffeur contre la chaleur de rayonne- ment de la chambre 1.
L'enlèvement du réchauffeur peut être effectué par la paroi la- térale 187 du tournant de gaz 181 après enlèvement d'une partie 189 de cet- te paroi. En outre, des panneaux amovibles (non représentés) sont aménagés dans les parois latérales extérieures des parcours de gaz 13 et 15 et entre les parois arrière de ceux-ci de manière à rendre accessible pour les vé- rifications et les réparations les parois du couloir 17 qui comprennent des tubes auxquels sont soudés des ergots pour supporter la matière réfractaire des espaces entre les tubes.
La marche de ce groupe est conduite d'une manière semblable à celle décrite pour le groupe représenté sur les Figs. 1 à 4. Toutefois, pendant la mise en marche ou les manoeuvres, lorsque la seconde chambre de combustion 3 est mise hors d'action, le réchauffeur 53 est protégé contre les détériorations dues au rayonnement de la première chambre de combustion 1 par l'écran tubulaire 185, tandis que pendant la marche normale, lorsque les deux foyers sont en service, les gaz de la première chambre de combus- tion passent sur l'écran tubulaire 60 et le réchauffeur 53 et exécutent un mouvement tournant dans l'espace 181 pour circuler sur l'écran tubulaire 185 et pénétrer dans la première chambre de combustion.
De la chambre 1, les gaz engendrés dans celle-ci et dans la chambre de combustion 3 passent dans les parcours en parallèle 13 et 15, les vannes papillons des groupes '21 étant disposées de manière à régler la répartition du flux total des gaz entre les parcours.
Dans le groupe représenté sur les Figs. 8 et 9, la seconde cham- bre de combustion 3 s'étend le long du coté de la chambre 1 opposé à celui ou se trouvent les parcours en parallèle 13 et 15 et est séparée de cette chambre par une paroi 191 comprenant des tubes branchés entre le collecteur inférieur 192 et le corps cylindrique de vapeur et de liquide 29 et con- struite de la même manière que la paroi 171 représentée sur la Fig. 6. Une
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paroi en aile 193 s'étend en travers de l'extrémité arrière de la paroi 191 et à l'intérieur des chambres 1 et 3 pour former un parcours de gaz laté- ral 195 entre la paroi en aile et la paroi arrière 197 du groupe.
Le ré- chauffeur 53 est disposé à l'intérieur du parcours de gaz 195 et est flan- qué d'un écran 60 qui s'étend en travers de l'entrée de ce parcours et d'un écran tubulaire 185, comprenant des rangées de tubes 186 et 188 qui s'étendent en travers de la sortie du parcours. Les tubes de la rangée 186 sont cintrés de manière que leurs parties inférieures occupent les espaces entre les parties inférieures des tubes de la rangée 188 de façon à former une paroi chicane 190 où des ergots soudés aux tubes et s'étendant entre ceux-ci servent à supporter de la matière réfractaire remplissant les espa- ces intercalaires entre tubes.
Les éléments tubulaires 55 du réchauffeur s'étendent horizontalement en travers du parcours 195 et sont raccordés par leurs extrémités opposées aux collecteurs 57 et 59 qui sont placés vertica- lement le long de la paroi arrière 197 du groupe.
Une partie 191 de la paroi arrière 197 du groupe est amovible de manière à permettre de retirer les éléments de réchauffeur 55 par l'ar- rière du groupe. En outre, des parties de paroi amovibles (non représen- tées) sont prévues respectivement dans la paroi latérale extérieure 43 et entre les parois arrière des parcours 13 et 15 pour permettre l'accès, en vue de vérifications et de réparations,aux parois latérales 205 et 207 du couloir 17, qui sont constituées par des tubes auxquels sont soudés des er- gots supportant la matière réfractaire placée dans les espaces entre les tubes.
Pendant le fonctionnement du groupe, le réchauffeur 53 est, comme dans le cas du groupe représenté sur les Figs. 5, 6 et 7, protégé contre le rayonnement de la chambre de combustion 1 par 1 écran tubulaire 185. De même, en service normal, les gaz venant de la seconde chambre de combustion 3 passent par l'écran 60 sur les éléments de surchauffeur 55 et par l'écran 185 dans la région de la première chambre de combustion 1 au- dessus de la zone de combustion principale de celle-ci. De la chambre de combustion 1, les gaz engendrés dans cette dernière et dans la chambre de combustion 3 passent dans les parcours en parallèle 13 et 15, les vannes des groupes 21 étant disposées de manière à régler la répartition du flux total des gaz dans ces parcours.
REVENDICATIONS.
1. - Groupe générateur, surchauffeur et réchauffeur de vapeur du type tubulaire, caractérisé en ce qu'il comporte une première chambre de combustion,une sortie de gaz de cette première chambre donnant dans un premier parcours de gaz qui contient une surface de surchauffe de la vapeur, une sortie de gaz de la première chambre de combustion donnant dans un second parcours de gaz où la circulation se fait en parallèle avec celle du premier parcours de gaz, une seconde chambre de combustion agen- cée de manière à être chauffée séparément et disposée de telle façon que les gaz peuvent s'en échapper sans venir en contact avec le surchauffeur,
pour se rendre dans le second parcours de gaz et sur la surface de re- chauffe de vapeur protégée par un écran contre la chaleur de la première chambre de combustion et disposée dans le parcours de gaz de la seconde chambre de combustion de façon à ne pas être rencontrée par les gaz ve- nant de la première chambre de combustion.
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BABCOCK & WILCOX LIMITED, residing in L O N D R E S.
IMPROVEMENTS FOR GENERATORS, SUPERHEATERS AND REHEATERS
TUBULAR TYPE STEAM.
This invention relates to steam generating units which are also arranged to effect both the superheating and reheating of the steam and more particularly to groups intended to produce the energy necessary for the propulsion of ships. While a vessel is in reverse, reheating of the steam is no longer necessary, but a large amount of steam at a lower than normal superheat temperature may need to be used. An object of the invention is to provide generator units suitable for ensuring high steam flow rates during periods when reheating of the steam is not necessary. Another object is to provide groups where the safety of the heaters is ensured during start-up or during periods of operation without heating.
Yet another object is to provide improved units such that the superheat and reheat temperatures can be precisely controlled. Yet another object is to provide generator units capable of supplying steam at a relatively low temperature during periods of low load.
A tubular group generator, superheater and steam heater., According to the present invention, is characterized in that it comprises a first combustion chamber, a gas outlet from this first chamber to a first gas path containing a surface. steam superheating, a gas outlet from the first combustion chamber to a second gas path where the circulation is in parallel with that of the first gas path, a second combustion chamber arranged so as to be heated separately and arranged so that the gases can escape from it to reach, without coming into contact with the superheater,
in the second course and on the heat-protected steam reheating surface
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of the first chamber and located in the path followed by the gas flow coming from the second combustion chamber in such a way that the gases coming from the first chamber do not meet them.
The invention will now be described, by way of example, with reference to the appended somewhat schematic drawings, in which:
Fig. 1 is an isometric perspective view, where parts are omitted, of an embodiment of a marine tubular type steam generator and superheater unit, looking towards a rear angle of the vessel. group, certain parts of it being torn off to show the arrangement of the tubes which are mounted therein;
Fig. 2 is an isometric perspective view similar to FIG. 1, but in the direction of the other rear corner of the group;
Fig. 3 is a horizontal sectional view along the plane III-III-III of FIGS. 1 and 2.
Fig 4 is a vertical section taken along the line IV-IV of Fig.3.
Fig. 5 is a schematic vertical section of another embodiment of the tubular marine type steam generator and superheater unit;
Fig. 6 is a horizontal section taken along the line VI-VI of Fig.5.
Fig. 7 is a section taken along line VII-VII of FIG. 5; Fig. S is a schematic vertical section of another variant of the steam generator and superheater group of the marine tubular type, and
Fig. 9 is a horizontal sectional view taken along the line IX-IX of FIG. 8.
The groups shown in the drawings each comprise a first combustion chamber 1 and a second combustion chamber 3.
The front wall 5 of the chamber 1 is provided with openings 7 in which the various corresponding burners of a group of oil burners 8 are arranged so as to discharge towards the rear. Likewise, slots 9 are made in the front wall 11 of chamber 3 to receive the burners of a group 12 arranged so as to discharge towards the rear:
The combustion chamber 1 is provided with a lateral gas outlet 121 which extends from the front to the rear of this chamber, establishing communication between the chamber 1 and parallel gas paths. lèle 13 and 15 which are separated by a corridor 17 and connect the chamber 1 to a common rising flue 19 in which is arranged a heat exchange surface, preferably an economizer 20.
As a replacement or in addition to the economizer 20, an air heater can be mounted in the vertical flue 19. Inside each of the paths 13 and 15 and at the inlet of the vertical flue 19 is finds a group of butterfly valves 21 whose movements, during the operation of the group, vary the distribution of the total flow of gases in the paths.
A bundle of vaporizing tubes 23 comprising sections 25 and 27 disposed respectively in the paths 13 and 15 comprises tubes whose upper ends and lower ends respectively open into a horizontal cylindrical body of liquid and vapor 29 and into a liquid cylindrical body 31 disposed parallel to the cylindrical body 29. Inside the path 13, between the first combustion chamber 1 and the section 25 of the tube bundle 23, there is mounted a superheater 33 formed by horizontal tubular elements elbows 35, respectively established between vertical inlet and outlet manifolds
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37 and 39.
Large diameter tubes 41 and 42 connected on the one hand to the cylindrical body 29 and on the other hand to the cylindrical body 31, serve to support the elements 35 and are arranged so that the superheater can be removed forwards through the side wall 43 of the path 13 after removal of a part 45 of this wall.
A screen 47, formed by rows 51 of staggered vaporizing tubes connected on the one hand to the body 29 and on the other hand to the body 31, is arranged between the chamber 1 and the superheater 33. The rows of tubes 51 extend. also across the outlet between the combustion chamber 1 and the path 15 and form part of a tube bundle 49.
A heater 53 formed of bent tubular elements 55 connected between manifolds 57 and 59 is arranged in the path of the gases leaving the second combustion chamber 3 and is protected against the heat thereof by a screen 60 formed by rows. staggered tubes. The location of the heater prevents the gases coming from the first combustion chamber during operation.
The group shown in Figs. 1 to 4 comprises a metal casing 61. In use, a space 63 situated inside the casing receives, in a known manner., Combustion air, via a duct (not shown) which communicates with the space 63 by an opening 65 made in the sky 67 of the envelope.
The side wall 69 and the ceiling 71 of the chamber 1 are lined with a row 73 of vaporizing tubes provided with radium studs (not shown) which are welded therein to support the refractory material applied to the tubes and this row s' elevates vertically from a collector
75 disposed at the lower part of the wall 69 parallel to the cylindrical bodies 29 and 31. The upper ends of the tubes of row 73 open into the liquid chamber of the cylindrical body 29. The tubes of the rear part 77 of the side wall 69 and the sky 71 are covered with a refractory material 79, such as chromium ore, applied in the plastic state, which also fills the spaces between the tubes.
The tubes of row 73 lining the side wall 69, which are located near the front or hearth end of the chamber 1 are further covered with refractory material as indicated at 81. The rear wall 83 of chamber 1 is lined with a row 85 of vaporizing tubes extending between lower and upper manifolds (not shown) suitably connected to the circulatory system of the group and is formed in the same manner as part 77 of the side wall 65. The outer face of the sky 71 and of the walls 69 and 83 is covered with a suitable heat-insulating material 87.
The bottom 89 of the chamber 1 consists of tiles resistant to the action of heat 91 with a rear face lined with heat-insulating material 93, while the front wall 5 comprises a layer 95 of refractory material covered on the back. with a layer 97 of heat-insulating material.
The bottom 101, the side wall 103 and the roof 105 of the second combustion chamber 3 are respectively lined with sections of tubes inclined from bottom to top 107, sections of vertical tubes 109 and sections of tubes inclined from bottom to top. bottom up 111 of a row 113 of vaporizing tubes, each tube of which is connected between the cylindrical body 29 and a lower manifold 115, the latter extending parallel to the cylindrical bodies 29 and 31.
The construction of the bottom 101 and the sky 105 is similar to that of the sky 71 of the chamber 1 and the side wall 103 is formed in the same way as the side wall 69 of the chamber 1. A row of tubes 117 lines the chamber. rear wall 118 of the combustion chamber 3, this wall being constructed of the same material as the rear wall 83 of the chamber 1.
The construction of the front wall 5 of the chamber 1 is also adapted to the front wall 11 of the chamber 3 as the construction of the part of the side wall 69 adjacent to the fire end of the chamber 1 is at the
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side wall 119 of the chamber 3 which is located opposite the wall 103 of the latter.
The combustion chamber 3 is provided with a side gas outlet 123 which extends between the inner end of the side wall 119 and the rear wall 118 of this chamber. The tubular cooling screen 60 which is connected between the lower manifold 115 and the cylindrical body 29 is disposed across the outlet 123 which establishes communication between the chamber 3 and the passage 17 leading to the gas path in parallel 15.
The rear walls 125 and 127 of the parallel paths 13 and 15 are parallel to the side walls of the chambers 1 and 3 and are formed by rows of tubes 129 and 131, the tubes of which are connected between the cylindrical bodies 29 and 31. An outer part 133 of wall 125 and an outer portion 135 of wall 127 are each constructed in the same manner as portion 77 of side wall 69 of the first combustion chamber.
The tubes of rows 129 and 131 respectively which form the interior parts 137 and 139 of the walls 125 and 127 are provided with lugs (not shown) which are welded thereto and extend laterally between the tubes to support the material. refractory 121 filling the spaces between the tubes, the refractory material being applied so as to leave the surfaces 143 and 145 of the tubes exposed respectively to the gases coming from the chamber 3 and to the gases flowing in the appropriate gas paths 13 or 15.
The inner side wall 147 of the parallel gas path 13 which also forms one side of the passage 17 extends from the inner end of the rear wall 125 to the tubular screen 47, while the inner side wall 149 of the path 15 which forms the other side of the corridor 17 extends from the inner end of the rear wall 127 to the tubular screen 47 and stops a short distance from the screen so that a space 151 forming a turntable for directing the gases escaping from the passage 17 in order to go into the parallel path 15, is formed between the screen 47 and the end of the passage 17 adjacent thereto.
The inner side walls 147 and 149 of the runs 13 and 15 include tubes connected between the cylindrical bodies 29 and 31 and are constructed in the same manner as the wall portions 137 and 139 of the rear walls 125 and 127. , these however comprising parts 153 and 155 which extend respectively along the sections 25 and 27 of the tube bundle 23 and each of which contains two rows of tubes 157 and 159.
The side wall 43 of the path 13 is formed of heat-insulating material and extends in the extension of the front wall 5 of the chamber 1, between the latter and the outer end of the rear wall 125 of the gas path 13 , while the gas path 15 has an outer side wall 158 made also of heat-insulating material and extending in the extension of the rear wall 13 of the chamber 1 and between the latter and the outer end of the rear wall 127 of the gas path 15.
The manifolds 57 and 59 of the heater are disposed vertically in a wall portion 159 extending between the rear wall 118 of the chamber 3 and the inner end of the outer portion 135 of the rear wall 127 of the gas path. The tubular elements 55 of the heater are disposed horizontally in the space between the tubular screen 60 and the rear walls 125 and 127 of the gas paths 13 and 15 and are supported in a known manner on a tube 161. Between the portion 133 of the rear wall of the gas path 13 and the side wall 119 of the chamber 3 is a passage 163 at the inner end of which is placed a removable panel 165 through which it can be removed towards the end. before the tubular elements 55 of the heater 53.
It will therefore be understood that the superheater 33 can be
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withdrawn from the gas path 13 by the side wall 43 after removal of the part 45 thereof, while, thanks to the removable panel 165, any defective tube of the heater can be switched off, withdrawn forwards by passage 163 and subsequently replaced by a new tube.
Access doors 167 and 169 respectively established in walls 43 and 158 facilitate repairs and inspections of the walls
147 and 149 and wall parts 137 and 139 and cleaning or replacement of vaporizing tubes, for example, bundle 23.
Details which are not essential in order to fully understand the invention have been omitted in the foregoing description of a generator and superheater unit of the marine tubular type, such as the arrangement of descending columns running from the cylindrical steam body and of liquid 29 to the collectors 75 and 115 and to the cylindrical liquid body 31, as well as the devices for separating the vapor from the water in the cylindrical body 29.
During normal operation, when the combustion chambers 1 and 3 are both heated, the gases from the second combustion chamber 3 are sent through the tube screen 60, to the elements 55 of the heater 53 and through the corridor 17 in the gas turn 151, while parts of the gas flow coming from the first combustion chamber 1 respectively circulate through the screen 47 and the bundle 49 to reach the gas paths 13 and 15 , the gases which circulate in the path 13 coming into contact with the superheater 33.
By adjusting the rate of the fire to the group of burners 12 associated with the second combustion chamber 3, the temperature of the reheating can be adjusted; by adjusting the fire rate of the group of burners 8 associated with the first combustion chamber 1, it is possible to adjust the production or the steam pressure of the group, and by controlling the butterfly valves 21, it is possible to adjust the temperature of overheated. During maneuvers, when the second combustion chamber 3 and the heater 53 are out of action, the safety of the heater is ensured since it is protected by a screen against the heat of the first combustion chamber and that it is not subjected to the passage of the gas stream.
Under these conditions, the first combustion chamber 1 can be heated to a high degree without inadmissible draft loss since the parallel paths 13 and 15 are both exclusively available for the gas flow from the combustion chamber. combustion. In addition, the entire tube bundle 23 is suitably used.
During start-up, only the first combustion chamber 1 is heated and the start-up can be carried out quickly without damaging the heater 53 or the superheater 33, since the heater is protected against the heat of the first chamber. combustion and is not subjected to the action of a gas current, while the superheater is protected by the screen 47 and the gas flow which passes over it can be regulated by the valve group butterflies 21 at the outlet of gas path 13. Normally the valve group 21, regulating the gas flow from chamber 1 to the superheater is kept closed until steam is produced in the group and that a stream of steam is established from the cylindrical body 29 to the superheater.
Once such a stream of steam has been initiated, the valves controlling the stream of hot gases to the superheater can be opened to an appropriate extent.
As the first combustion chamber can be heated only with safety, while the heater is inoperative, the group can be operated in such a way as to ensure a noticeable flow of steam with little or no overheating, considering that the gas distribution between the parallel paths 13 and 15 is adjustable.
The arrangement of the group can be as normally or
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under certain operating conditions part of the gases which flow from the second combustion chamber through the passage 17 in the gas turntable 151 circulate in the second path in parallel 15, while the remainder of the gases flow through the tube bundle 49 in the first combustion chamber 1 and through the tubular screen 47 in the path 13.
Figs. 5, 6 and 7 show another embodiment of the invention where the second combustion chamber 3 extends along the side of the first combustion chamber 1 opposite to that where the parallel paths 13 and 15 are located. .A common wall 171 separates the combustion chambers and is formed by a row 173 of tubes, some of which, like tube 175, are provided with radial lugs (not shown) which are welded thereto and are intended to support material. refractory 174 which fills the spaces between the tubes and covers the tubes as indicated in 176 and 178.
Spaces between tubes such as tubes 177 in row 173 are filled with refractory material supported as described for interior portions 137 and 139 of back walls 125 and 127 of the gas paths of the group shown in Figs. 1 to 4. The second combustion chamber has a rear gas outlet 179 which occupies the entire width of the chamber and across which extends the tubular screen 60. The tubular elements 55 of the heater 53 rise up. vertically behind the screen 60 between the manifolds 57 and 59 of the heater, these extending horizontally and parallel to the front wall 11 of the combustion chamber 3.
Behind the heater is a gas turntable 181 with a side outlet 183 which extends from the rear end of the common wall 171 to the rear wall 184 of the unit and across which is fitted out a screen 185 comprising rows of staggered tubes.
Shield 185 is used to protect the heater against radiant heat from chamber 1.
The removal of the heater can be effected through the side wall 187 of the gas valve 181 after removing a portion 189 of this wall. In addition, removable panels (not shown) are provided in the outer side walls of the gas paths 13 and 15 and between the rear walls thereof so as to make the aisle walls accessible for checks and repairs. 17 which include tubes to which lugs are welded to support the refractory material of the spaces between the tubes.
The walking of this group is conducted in a manner similar to that described for the group shown in Figs. 1 to 4. However, during start-up or maneuvers, when the second combustion chamber 3 is deactivated, the heater 53 is protected against damage due to radiation from the first combustion chamber 1 by the tubular screen 185, while during normal operation, when both fireplaces are in use, the gases from the first combustion chamber pass over the tubular screen 60 and heater 53 and perform a rotating movement in space 181 to circulate on the tubular screen 185 and enter the first combustion chamber.
From chamber 1, the gases generated therein and in combustion chamber 3 pass through parallel paths 13 and 15, the butterfly valves of groups '21 being arranged so as to adjust the distribution of the total flow of gases between the paths.
In the group shown in Figs. 8 and 9, the second combustion chamber 3 extends along the side of the chamber 1 opposite to that where the parallel paths 13 and 15 are located and is separated from this chamber by a wall 191 comprising connected tubes. between the lower manifold 192 and the cylindrical vapor and liquid body 29 and constructed in the same manner as the wall 171 shown in FIG. 6. A
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wing wall 193 extends across the rear end of wall 191 and into chambers 1 and 3 to form a side gas path 195 between wing wall and rear wall 197 of the unit .
The heater 53 is disposed inside the gas path 195 and is flanked by a screen 60 which extends across the entrance to this path and a tubular screen 185, comprising rows. of tubes 186 and 188 which extend across the exit of the course. The tubes of row 186 are bent so that their lower parts occupy the spaces between the lower parts of the tubes of row 188 so as to form a baffle wall 190 where lugs welded to and extending between the tubes serve. supporting refractory material filling the spaces between tubes.
The tubular elements 55 of the heater extend horizontally across the path 195 and are connected at their opposite ends to the manifolds 57 and 59 which are placed vertically along the rear wall 197 of the group.
A portion 191 of the rear wall 197 of the group is removable so as to allow the heater elements 55 to be removed from the rear of the group. In addition, removable wall parts (not shown) are provided in the outer side wall 43 and between the rear walls of the runs 13 and 15, respectively, to allow access, for checks and repairs, to the side walls. 205 and 207 of the passage 17, which are formed by tubes to which are welded pins supporting the refractory material placed in the spaces between the tubes.
During the operation of the group, the heater 53 is, as in the case of the group shown in Figs. 5, 6 and 7, protected against the radiation of the combustion chamber 1 by 1 tubular screen 185. Likewise, in normal service, the gases coming from the second combustion chamber 3 pass through the screen 60 on the superheater elements 55 and by the screen 185 in the region of the first combustion chamber 1 above the main combustion zone thereof. From the combustion chamber 1, the gases generated in the latter and in the combustion chamber 3 pass through the parallel paths 13 and 15, the valves of the groups 21 being arranged so as to adjust the distribution of the total flow of the gases in these course.
CLAIMS.
1. - Generating unit, superheater and steam heater of the tubular type, characterized in that it comprises a first combustion chamber, a gas outlet from this first chamber giving into a first gas path which contains a superheating surface of steam, a gas outlet from the first combustion chamber giving into a second gas path where the circulation is carried out in parallel with that of the first gas path, a second combustion chamber arranged so as to be heated separately and arranged in such a way that gases can escape without coming into contact with the superheater,
to reach the second gas path and the vapor heating surface protected by a heat shield of the first combustion chamber and arranged in the gas path of the second combustion chamber so as not to be encountered by the gases coming from the first combustion chamber.