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Cette inventionconcerne les générateurs de vapeur uubulaires du genre comportant un corps cylindrique de vapeur et de liquide auquel les extrémités supérieures des tubes vaporisants sont reliées, des tubes ou co- lonnes de desce ros ion chauffés ou pratiquement non chauffés reliant, la chambre de liquide du corps cyliidrique aux ex@rémitésinférieures des tubes vaporisants et un. compantimelafermé à l'intérieur du corps cylindrique pour recevoir les décharges des cubes vaporisants et les diriger dais un sépara- teur centrifuge dstiné à séparer le liquide de la vapeur et à décharger le liquide séparé dans la chambre de liquide et la vapeur dans la chambre de vapeur du corps cylindrique.
L'invention est particulièrement intéressante pour les générateurs de vapeur à haute pression.
L'invention peut être appliquée, par exemple, à un groupe géné- rateur etsurchauffeur de vapeur où la pression de fonctionment dépasse une pression de 2000 livres par pouce carré (140 kg/cm) et/ou dans lequel une forte proportion de la chaleur est absorbée pour la surchauffe de la vapeur à haute pression et la réchauffe de la vapeur à basse pression. L'invention est particulièrement avantageuse lorsque l'eau d'alimentation du groupe est amenée à une température sensiblement inférieure à la température de la vapeur saturée correspondant à la pression de vapeur du fonctionnement..
L'invention est spécialement avantageuse dans le type décrit de générateur de vapeur à circulation naturelle lorsque les éléments tubulaires à absorption de chaleur de différents parcours circulatoires sont aménagés de telle façon et soumis à de telles différences de chauffage qu'il est essentiel d'avoir le maximum de pression de circulation thermo-syphonique.
L'emploi de l'invention permet d'obtenir un groupe générateur et surchauffeur de vapeur à circulation naturelle, travaillant à une pression atteignant 2700 livres par pouce carré (190 kg/cm2) avec une circulation thermo-syphonique qui fait. circuler à une allure optimum les mélanges de vapeur et d'eau dans des tubes à absorption de chaleur fortement chauffés de la chambra de combustion.
L'invention procure une installation dans laquelle le liquide d'alimentation, introduit dans le système circulatoire d'un générateur de vapeur à une température notablement inférieure à la température de satu- ravion est rapidement amené à la température de la vapeur saturée correspondant à la pression dans la zone d'introduction, de telle sorte que lorsque le mélange de liquide remis en circulation et le liquide d'appoint circule du corps cylindrique de vapeur et de liquide aux colonnes descendantes ou aux conduits d'alimentation il se trouve à une température uniforme correspondant à la température de saturation à cette pression.
Les générateurs de vapeur modernes de grande capacité, particulièrement ceux du type à circulation naturelle ont fréquemment les parois de leur chambre de combustion garnies de tubes d'eau qui sont alimentés par un corps cylindrique de vapeur et d'eau placé haut et sont exposés à la chalaur de la chambre de combustion sur une étendue de 100pieds (30 mètres) par exemple ou davantage à des hauteurs inférieures à celle du corps cylindrique de vapeur et d'eau.
Lorsqu'on applique une telle constructionà un groupe générateur dont le corps cylindrique setrouve à une pression de 190 kg/cm2, la pression de l'eau aux extrémités inférieures des parties découvertes des tubes de paroi de la chambre de combustion dépasse de 22,5 livres par pouce carré (1,55 kg/cm2) la pression du corps cylindrique. Cet Le pression accrue donne une température de saturation de 680 F (360 C) qui ne dépasse que légèrement la température à laquelle l'eau est fournie à cette zone, et par conséquent, il suffit de fournir 3,06 Btu/livre d'eau (.1.700 calories par kg) pour amener l'eau à la température de saturation.
La vaporisation commence par conséquent à se produire dans les tubes de paroi de la chambre de combustion rapidement après que l'absorption de chaleur par ces tubes à débuté.
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L'invention procure ainsi une disposition particulièrementavantageuse pour l'introduction d'eau d'alimentation à une température de sursaturation dans le système circulatoire d'un groupe générateur et surchauffeur de vapeur à haute pression de grande capacité, de manière à obtenir une pression maximum de circulation thermo-syphonique.
Dans un générateur de vapeur ubulaire, à circulation naturelle, du genre spécifié, suivant la présente invention les dispositifs d'amenée du liquide d'alimentation sont agencés de façon à amener au compartiment et y mélanger au liquide e à la vapeur déchargés par les tubes vaporisants, du liquide d'alimentation fourni à une température inférieure à celle du liquide et de la vapeur déchargés, de telle sorte qu'avant son entrée dans la chambre de liquide du corps cylindrique le liquide d'alimentation est porté, par suite de la condensation de vapeur à la température de saturation ou approximativement à la température de saturation à la pression qui règne dans le corps cylindrique.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins partiellement schématiques annexés, dans lesquels ;
Fig. 1 est une vue en coupe verticale longitudinale d'un groupe générateur et surchauffeur de vapeur,
Fig. 2 est une coupe transversale à une plus grande échelle que la fig. 1 du corps cylindrique de vapeur et d'eau représenté sur celle-ci, montrant les équipements à l'intérieur du corps cylindrique, particulièrement propres à l'invention;
Fig. 3 est une vue fragmentaire en coupe transversale d'un corps cylindrique de vapeur et d'eau, à l'endroit d'une forte colonne de descente, et
Fig. 4 montre à une plus grande échelle une partie de la fig. 2 représentant un des conduits d'eau d'alimentation.
Le groupe générateur et surchauffeur de vapeur de grande capacité à circulation naturelle,représenté sur le dessin, possède un système de circulation de fluide qui comprend un corps cylindrique supérieur de vapeur et d'eau 18, et une série de colonnes de descente d'eau, verticales extérieures, 42, reliées en des points espacés longitudinalement à la partie inférieure du corps cylindrique et à un collecteur de jonction inférieur transversal 82. L'enveloppe du groupe est allongée verticalement et une paroi avant verticale 11, des parois latérales 13 et une paroi arrière 15 délimitent cette enveloppe de section transversale horizontale rectangulaire.
Le collecteur de jonction 82 fournit l'eau à des tubes vaporisants verticaux 10 de la paroi arrière de la chambre de combustion, aux tubes 10' de la paroi avant et aux tubes 10" des parois latérales, ces tubes étant reliés par leurs extrémités inférieures au collecteur et par leurs extrémités supérieures au corps cylindrique de vapeur et d.'eau. En outre des tubes de parois, des -tubes d'alimentation 83 reliés au collecteur de jonction 82 fournissent de l'eau aux collecteurs inférieurs 84 des systèmes de refroidissement des parois des foyers cyclones 72 ev74 et des tubes de montée 85 et 86 partant du collecteur supérieur 87 de chaque foyer cyclone se déchargent dans le corps cylindrique de vapeur et d'eau 18.
Le groupe est chauffé par deux rangées verticales espacées de foyers cyclones brûlant du charbon 72 et 74 de construction semblable à celle représentée sur les figs. 3 à 9 du brevet n 465.146 de la Demanderesse. Les produits de la combustion s'échappent des foyers cyclones par des goulets divergents 102 dans une chambre de combustion secondaire 68 d'où la cendre en fusion séparée du combustible s'écoule par une ouverture du fond dans une fosse à scorie 80.
Les produits gazeux de la combustion circulent entre des tubes d'écran espacés 70 situés au-dessous de la chicane 66 et s'élèvent dans la chambre de combustion à rayonnement 12 pour pas-
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ser successivement de bas en haut dans le parcours de gaz 108 et de haut en bas dans un parcours descendant raccordé 110, les parcours étant sépa- rés par une chicane 128 formée par des tubes 104 partant de la paroi ar- rière 13 de bas en haut vers l'intérieur, les espaces entre les tubes étant fermés par de la matière réfractaire sauf à leurs extrémités supérieures.
Du parcours 110, les gaz passent par un conduit de raccordement 106 à un réchauffeur d'air tubulaire (non représenté) et ensuite par une cheminée dans l'atmosphère.
La vapeur saturée produite dans les tubes des parois et des chi- canes est envoyée dans le corps cylindrique de vapeur et d'eau 18, comme il sera décrit ci-après et elle est surchauffée par des surfaces chauffées par convection situées dans les parcours de gaz ascendant et descendant.
La surface de chauffe pour la réchauffe de la vapeur est également située dans ces parcours. La vapeur saturée circule dans des conduits 60 et 62 pour se rendre dans le collecteur d'entrée 152 du surchauffeur primaire Un surchauffeur primaire à contre-courants est placé dans le parcours de gaz 110 et comprend une série de tubes de surchauffeur espacés transver- salement et disposés en faisceaux superposés 140'à 145, la vapeur chauffée passant d'un collecteur de sortie 150 par un conduit de raccordenait 146 dans le collecteur d'entrée 122 d'un surchauffeur secondaire comprenant des faisceaux de tubes 112 à 116 dans le parcours de gaz ascendant 108, la vapeur surchauffée étant amenée d'un collecteur de sortie 120 à un point d'utilisation.
Un réchauffeur pour la vapeur à basse pression partiellement détendue d'une turbine est pourvu d'un collecteur d'entrée 132 à l'arrière du groupe et des tubes de raccordement 130 s'étendent en travers de l'extrémité supérieure du parcours de gaz 110 et autour des cavités formant le tournant des gaz au-dessus des deux parcours 108 et 110 pour se raccorder à un faisceau de tubes de réchauffeur 124 placés en travers de l'extrémité supérieure du'parcours de gaz 108 et entre les surchauffeurs primaire et secondaire montés dans le parcours de gaz.
Le faisceau tubulaire 124 est constitué par une série d'éléments à boucles multiples espacés transversalement et les éléments sont reliés alternativement à des collecteurs de sortie 125 et 126, respectivement, d'où la vapeur à basse pression surchauffée est ramenée aux étages à basse pression de la turbine pour s'y détendre.
Les extrémités supérieures des tubes vaporisants 10, 10', 10", 85, 86 et 104 s'oubrent dans le corps cyllndrique comme c'est indiqué sur la fig. 2, et sont agencées pour décharger des mélanges d'eau et de vapeur dans deux chambres 14 et 16 diamétralement opposées sur la périphérie et dans une section de raccordement courbe 30 de section transversal réduite, les chambres 14, 16 et 30 étant séparées de la partie centrale du corps cylindrique par une paroi intérieure non perforée faite de tôles 32 à 36 supportées par l'enveloppe du corps cylindrique au moyen d'équerres convenablement espacées 38, 39 et 40. Le compartiment périphérique formé par les chambres 14,
16 et 30 s'étend longitudinalement à peu près sur toute la longueur du corps cylindrique et est fermé à ses extrémités par des tôles de courbure correspondante. Des tôles horizontales 25 ferment les extrémités supérieures des chambres 14 et 16.
En outre du mélange de vapeur et d'eau déchargé par les tubes chauffés du foyer, l'eau d'alimentation destinée au groupe générateur est introduite à un débit correspondant à la décharge de vapeur du corps cylindrique par deux tuyaux de distribution d'eau d'alimentation 26 et 28 s'étendant longitudinalement. à l'intérieur du compartiment périphérique, ces tuyaux étant supportés par des consoles à la partie supérieure,des chambres latérales 14 et 16.
Les tuyaux 26 et 28 passent à travers la paroi du corps cylindrique de vapeur et d'eau 18 pour se raccorder à une source contrôlée d'eau d'alimentation à une pression appropriée et sont percés d'une série longitudinale de trous de diamètre relativement petit 26a et 28â s'ouvrant vers l'intérieur sous un angle de 30 degrés sur la verticale, de telle
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sorte que les jets d'eau qui en sortent frappent les ailes en regard de cornières ou chicanes 26b et 25b, comme la fig. 4 le montre pour le tuyau 28, et sont brisés pour former des courants dirigés de haut en bas vers l'intérieur de manière à activer le mélange intime de l'eau d'alimentation avec le mélange de vapeur et d'eau à la partie supérieure des chambres 14 et 16.
Par suite de ce mélange et de sonparcours subséquent dans les sé- parateurs centrifuges de vapeur et d'eau 20 et 22, comme c'est décrit, ci- après, l'eau d'alimentation est amenée a la température de la vapeur satu- rée correspondant approximativement à la pression dans le corps cylindrique 18, de telle sorte que la totalité de l'eau déchargée par les séparateurs dans la chambre d'eau centrale 44 se prouve à la température de saturation.
Le fluide qui pénètre dans les chambres 14, 16 et 30, en est, déchargé, comme c'est décrit, par deux rangées longitudinales de sépara- teurs cyclones de vapeur et d'eau disposés verticalement 20 et 22 qui sont du type représenté sur les figs. 17 à 19 du brevet n 434.096 de la Denan- deresse. Le mélange de vapeur et d'eau des chambres 14 et 16 pénètre dans les chambres de tourbillonnement des séparateurs 20 et 22 tangentiellement et une séparation centrifuge de vapeur et d'eau est effectuée suivant le fonctionnement bien connu de ces séparateurs.
L'eau séparée est déchargée de haut en bas du fond des séparateurs dans la chambre d'eau 44 à un niveau situé au-dessous du niveau normal de l'eau indiqué par la ligne 46, tandis que la vapeur séparée s'élève dans des épurateurs ou scrubbers à tôles on- dulées 52 et 54 disposés en travers de la partie supérieure des séparateurs individuels. La vapeur séparée est soumise à une séparation supplémentaire dans un dispositif jumelé de séparateurs à tôles ondulées 56 et 58 avant de s'échapper par les Tuyaux de décharge 60 et 62.
Dans le mode de chauffage décrit pour amener l'eau d'alimenta- tion de la température de sous-saturation à la température de saturation, la chaleur nécessaire est fournie par une certaine quantité de la vapeur provenant des mélanges sortant des tubes vaporisants chauffés par le foyer.
La quantité de vapeur venant des séparateurs 20 et, 22 et du corps cylindri- que pour se rendre dans le surchauffeur est par conséquent inférieure à celle qui se trouve dans le mélange amené aux chambres 14, 16 et 30 par les tubes chauffés du foyer, et inversement, la quantité d'eau déchargée du fond des séparateurs dans la chambre d'eau 44 sera supérieure à la quan- tité d'eau contenue dans les mélanges amenés aux chambres 14, 16 et 30 par les tubes chauffés au foyer. L'eau de la chambre 44 descend par une série de colonnes descendantes 42 espacées longitudinalement, qui sont reliées à la chambre d'eau 44 par des passages ménagés dans le compartiment périphé- rique formé par les tôles circulaires 31 concentriques aux extrémités su- périeures des colonnes descendantes, comme c'est représenté sur la fig. 3.
Le mode de fonctionnement avantageux obtenu par l'emploi de la disposition ci-dessus décrite pour l'introduction d'eau d'alimentation dans le système de circulation naturelle du générateur de vapeur sera décrit ci- après. Ainsi qu'on le sait, le mouvement circulatoire de l'eau depuis la chambre d'eau 44 du corps cylindrique de vapeur et d'eau comprenant la descen- te par les colonnes descendantes 42, le passage en série dans un collecteur de jonction tel que 82 et le retour de bas en haut par les tubes vaporisants établis dans les conditions propres à l'absorption de la chaleur du foyer, est fonction du rapport de la densité du fluide (eau) dans la partie à cir- culation descendante à la densité du fluide (un mélange d'eau et de vapeur) dans la partie à circulation ascendante.
Le mouvement sera d'autant plus grand que la différence entre les poids de colonnes semblables de fluides dans les deux parties sera plus grande et l'allure maximum du mouvement pour des conditions de fonctionnement données est obtenu suivant la présen- te invention par le fait qu'on amorce promptement la vaporisation lorsque le fluide est exposé à l'absorption de la chaleur du foyer et qu'on abaisse ainsi la densité du fluide dans les parties ascendantes du système circula- toire, comme c'est représenté par les tubes vaporisants 10, 10' et 10". On
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obtient ce résultat en faisant en sorte, par un préchauffage adéquat de
1-'-eau d'alimentation, que l'eau fournie, à la partie ascendante par la par- tie descendante soit sensiblement à la température de saturation correspon- dant à la pression à l'entrée de la partie ascendante.
Ainsi, la production de vapeur avec une réduction correspondante de la densité, résulte prompte- ment de l'absorption de la chaleur des gaz de combustion et la partie as- cendante qui reçoit la chaleur contient sur à peu près toute sa hauteur verticale un fluide à une densité inférieure à celle du fluide qui se trou- ve dans la partie descendante du circuit.
Jusqu'ici dans les groupes générateurs de vapeur possédant des colonnes descendantes non chauffées ou situées à l'extérieur, destinées à fournir l'eau d'un corps cylindrique de vapeur et d'eau supérieur aux extrémités inférieures de tubes absorbant de la chaleur, il était d'usage d'in- troduire l'eau d'alimentation directement à l'intérieur ou au-dessus de la chambre collectrice d'eau du corps cylindrique. Lorsque l'eau d'alimenta- tion introduite de cette manière se trouve à une température inférieure à la température de la vapeur saturée correspondant à la pression, il se produit une notable réduction de la température de l'eau circulant dans les colonnes de descente jusqu'à la rendre inférieure à la température de saturation.
Lorsque les colonnes descendantes ne sont soumises à aucun chauffage, l'eau circulant dans les tubes à circulation ascendante, tels que les tubes des parois du foyer, se trouve à une température sensiblement inférieu- re à la température correspondant à celle de la vapeur saturée à la pression existante. La chaleur absorbée par le fluide circulant dans les premières parties des tubes exposés à la chaleur est utilisée en premier lieu à élever la température de l'eau jusqu'à la température de saturation.
Dans certains de ces groupes générateurs de vapeur, l'eau ne peut pas atteindre la température de saturation avant d'avoir accompli un parcours vertical avec absorption de chaleur d'une longueur de 30 pieds (9 mètres), et une diminution effective de la densité dans la branche ascendante, par vaporisation d'une partie de l'eau, ne se produirait par conséquent pas au-dessous de ce niveau.
Des groupes du type considéré sont fréquemment proportionnés de telle façon que l'entrée aux tubes à courant ascendant exposés à la chaleur à la plus grande distance au-dessous du corps cylindrique de vapeur et d'eau se trouve à une distance pouvant atteindre 130 pieds (40 m.
environ) au-dessous du corps cylindrique, et l'absence de vaporisation différée dans les tubes à circulation ascendante par l'emploi du système de chauffage de l'alimentation suivant l'invention donne lieu à une hauteur de charge maximum pour la circulation thermo-syphonique, et constitue par conséquent un facteur imporcant de la disposition des circuits de circulation du fluide dans les chaudières à circulation naturelle destinées à fonctionner à de hautes pressions de vapeur, particulièrement à des pressions de 1500 livres/pouce carré (105 kg/cm2) et davantage avec une admission d'eau d'alimentation à une température notablement inférieure à la température de saturation correspondant à la pression de vapeur désirée.
REVENDICATIONS.
1. Générateur de vapeur tubulaire à circulation naturelle du genre spécifié, caractérisé en ce que les dispositifs d'admission du liquide d'alimentation sont aménagés pour amener et mélanger dans le comparti- ment de vapeur et de liquide déchargés par les tubes vaporisants, le liquide d'alimentation admis à une température inférieure à celle du liquide et de la vapeur déchargés, de telle sorte qu'avant son entrée dans la chambre de liquide du corps cylindrique, le liquide d'alimentation est porté par condensation de la vapeur à la température ou sensiblement à la température de saturation à la pression qui règne dans le corps cylindrique.
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This invention relates to tubular steam generators of the kind comprising a cylindrical body of vapor and liquid to which the upper ends of the vaporizing tubes are connected, heated or substantially unheated descent tubes or columns connecting the liquid chamber of the vaporiser. cylindrical body at the lower ends of the vaporizing tubes and a. component closed inside the cylindrical body to receive the discharges from the vaporizing cubes and direct them to a centrifugal separator designed to separate the liquid from the vapor and to discharge the separated liquid in the liquid chamber and the vapor in the vapor chamber. vapor from the cylindrical body.
The invention is particularly advantageous for high pressure steam generators.
The invention can be applied, for example, to a steam generator and superheater where the operating pressure exceeds a pressure of 2000 pounds per square inch (140 kg / cm) and / or where a high proportion of the heat is obtained. is absorbed for superheating high pressure steam and reheating low pressure steam. The invention is particularly advantageous when the group feed water is brought to a temperature substantially lower than the temperature of the saturated steam corresponding to the operating steam pressure.
The invention is especially advantageous in the described type of naturally circulating steam generator when the heat absorbing tubular elements of different circulatory paths are so arranged and subjected to such heating differences that it is essential to have the maximum of thermosyphonic circulation pressure.
The use of the invention allows to obtain a generator and superheater of steam with natural circulation, working at a pressure up to 2700 pounds per square inch (190 kg / cm2) with a thermosyphonic circulation which does. to circulate at an optimum rate the mixtures of steam and water in strongly heated heat absorption tubes of the combustion chamber.
The invention provides an installation in which the feed liquid, introduced into the circulatory system of a steam generator at a temperature significantly below the saturation temperature is rapidly brought to the saturated steam temperature corresponding to the temperature. pressure in the introduction zone, so that when the mixture of recirculated liquid and the make-up liquid circulates from the cylindrical body of vapor and liquid to the descending columns or to the supply ducts it is at a temperature uniform corresponding to the saturation temperature at this pressure.
Modern large capacity steam generators, particularly those of the natural circulation type frequently have the walls of their combustion chambers lined with water tubes which are fed by a cylindrical body of steam and water placed high up and are exposed to the chalaur of the combustion chamber over an extent of 100 feet (30 meters) for example or more at heights less than that of the cylindrical body of steam and water.
When such a construction is applied to a generator set whose cylindrical body is at a pressure of 190 kg / cm2, the water pressure at the lower ends of the exposed portions of the combustion chamber wall tubes exceeds 22.5. pounds per square inch (1.55 kg / cm2) cylindrical body pressure. This increased pressure results in a saturation temperature of 680 F (360 C) which only slightly exceeds the temperature at which water is supplied to that zone, and therefore, it is sufficient to provide 3.06 Btu / pound of water (. 1,700 calories per kg) to bring the water to saturation temperature.
Vaporization therefore begins to occur in the combustion chamber wall tubes soon after heat absorption by these tubes has started.
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The invention thus provides a particularly advantageous arrangement for the introduction of feed water at a super-saturated temperature into the circulatory system of a high-pressure steam generator and superheater group of large capacity, so as to obtain maximum pressure. of thermosyphonic circulation.
In an ubular steam generator, with natural circulation, of the type specified, according to the present invention, the feed liquid supply devices are arranged so as to bring to the compartment and mix there with the liquid and the steam discharged from the tubes vaporizers, feed liquid supplied at a temperature lower than that of discharged liquid and vapor, so that before entering the liquid chamber of the cylindrical body the feed liquid is brought up, as a result of the condensation of vapor at the saturation temperature or approximately at the saturation temperature at the pressure prevailing in the cylindrical body.
The invention will be described below, by way of example, with reference to the attached partially schematic drawings, in which;
Fig. 1 is a view in longitudinal vertical section of a steam generator and superheater unit,
Fig. 2 is a cross section on a larger scale than FIG. 1 of the cylindrical body of steam and water represented therein, showing the equipment inside the cylindrical body, particularly specific to the invention;
Fig. 3 is a fragmentary cross-sectional view of a cylindrical body of steam and water, at the location of a strong drop column, and
Fig. 4 shows on a larger scale part of FIG. 2 showing one of the feed water conduits.
The large capacity natural circulation steam generator and superheater unit, shown in the drawing, has a fluid circulation system which comprises an upper cylindrical body of steam and water 18, and a series of water descent columns. , exterior verticals, 42, connected at points spaced longitudinally to the lower part of the cylindrical body and to a lower transverse junction manifold 82. The casing of the group is elongated vertically and a vertical front wall 11, side walls 13 and a rear wall 15 delimit this envelope of rectangular horizontal cross section.
Junction manifold 82 supplies water to vertical vaporizing tubes 10 in the rear wall of the combustion chamber, to tubes 10 'in the front wall and to tubes 10 "in the side walls, these tubes being connected at their lower ends. to the manifold and through their upper ends to the cylindrical body of steam and water. In addition to the wall tubes, supply tubes 83 connected to the junction manifold 82 supply water to the lower manifolds 84 of the water systems. cooling of the walls of the cyclone hearths 72 ev74 and the riser tubes 85 and 86 from the upper manifold 87 of each cyclone hearth discharge into the cylindrical body of steam and water 18.
The group is heated by two spaced vertical rows of coal-burning cyclone hearths 72 and 74 of similar construction to that shown in Figs. 3-9 of Applicant's Patent No. 465,146. The products of combustion escape from the cyclone hearths through divergent necks 102 into a secondary combustion chamber 68 from which the molten ash separated from the fuel flows through a bottom opening into a slag pit 80.
The gaseous products of combustion flow between spaced shield tubes 70 located below baffle 66 and rise into radiant combustion chamber 12 to pass.
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ser successively from bottom to top in the gas path 108 and from top to bottom in a connected descending path 110, the paths being separated by a baffle 128 formed by tubes 104 starting from the rear wall 13 from the bottom to the bottom. upwards towards the interior, the spaces between the tubes being closed by refractory material except at their upper ends.
From path 110, the gases pass through a connecting duct 106 to a tubular air heater (not shown) and then through a chimney to the atmosphere.
The saturated steam produced in the wall and baffle tubes is passed into the cylindrical steam and water body 18, as will be described below, and is superheated by convection heated surfaces located in the flow paths. ascending and descending gas.
The heating surface for reheating the steam is also located in these paths. Saturated steam flows through conduits 60 and 62 to the inlet manifold 152 of the primary superheater A countercurrent primary superheater is placed in the gas path 110 and includes a series of transversely spaced superheater tubes. and arranged in superimposed bundles 140 'to 145, the heated steam passing from an outlet manifold 150 through a connecting duct 146 in the inlet manifold 122 of a secondary superheater comprising tube bundles 112 to 116 in the path of rising gas 108, the superheated vapor being supplied from an outlet manifold 120 to a point of use.
A heater for the partially expanded low pressure steam of a turbine is provided with an inlet manifold 132 at the rear of the group and connection tubes 130 extend across the upper end of the gas path. 110 and around the cavities forming the gas path above the two paths 108 and 110 to connect to a bundle of heater tubes 124 placed across the upper end of the gas path 108 and between the primary and superheaters. secondary mounted in the gas path.
Tube bundle 124 is formed by a series of transversely spaced multiple loop elements and the elements are alternately connected to outlet manifolds 125 and 126, respectively, from where the superheated low pressure steam is returned to the low pressure stages. of the turbine to relax.
The upper ends of the vaporizing tubes 10, 10 ', 10 ", 85, 86 and 104 orbit into the cylindrical body as shown in Fig. 2, and are arranged to discharge mixtures of water and steam. in two chambers 14 and 16 diametrically opposed on the periphery and in a curved connection section 30 of reduced cross section, the chambers 14, 16 and 30 being separated from the central part of the cylindrical body by an unperforated inner wall made of sheets 32 to 36 supported by the casing of the cylindrical body by means of suitably spaced brackets 38, 39 and 40. The peripheral compartment formed by the chambers 14,
16 and 30 extend longitudinally approximately over the entire length of the cylindrical body and is closed at its ends by plates of corresponding curvature. Horizontal sheets 25 close the upper ends of the chambers 14 and 16.
In addition to the mixture of steam and water discharged by the heated tubes of the furnace, the feed water intended for the generator group is introduced at a rate corresponding to the discharge of steam from the cylindrical body through two water distribution pipes. feed 26 and 28 extending longitudinally. inside the peripheral compartment, these pipes being supported by consoles at the top, side chambers 14 and 16.
The pipes 26 and 28 pass through the wall of the cylindrical steam and water body 18 to connect to a controlled source of feed water at an appropriate pressure and are pierced with a longitudinal series of relatively diameter holes. small 26a and 28â opening inwards at an angle of 30 degrees to the vertical, so
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so that the jets of water coming out of it strike the wings facing angles or baffles 26b and 25b, as in FIG. 4 shows for pipe 28, and are broken to form streams directed up and down inwards so as to activate the intimate mixing of the feed water with the mixture of steam and water at the part superior of rooms 14 and 16.
As a result of this mixing and its subsequent course through the centrifugal steam and water separators 20 and 22, as described below, the feed water is brought to saturated steam temperature. - Rea corresponding approximately to the pressure in the cylindrical body 18, so that all of the water discharged by the separators into the central water chamber 44 is proved at the saturation temperature.
The fluid which enters chambers 14, 16 and 30 is discharged therefrom, as described, by two longitudinal rows of vertically arranged vapor and water cyclone separators 20 and 22 which are of the type shown in figs. 17-19 of Denanders Patent No. 434,096. The mixture of steam and water from chambers 14 and 16 enters the swirl chambers of separators 20 and 22 tangentially and centrifugal separation of steam and water is carried out according to the well known operation of these separators.
The separated water is discharged from top to bottom from the bottom of the separators into the water chamber 44 at a level below the normal water level indicated by line 46, while the separated steam rises in corrugated sheet scrubbers or scrubbers 52 and 54 disposed across the top of the individual separators. The separated vapor is subjected to further separation in a paired device of corrugated sheet separators 56 and 58 before escaping through the discharge pipes 60 and 62.
In the method of heating described to bring the feed water from the undersaturation temperature to the saturation temperature, the necessary heat is supplied by a certain quantity of the vapor coming from the mixtures leaving the vaporizing tubes heated by the home.
The quantity of steam coming from the separators 20 and, 22 and from the cylindrical body to go to the superheater is therefore less than that which is in the mixture supplied to the chambers 14, 16 and 30 by the heated tubes of the furnace, and conversely, the quantity of water discharged from the bottom of the separators into the water chamber 44 will be greater than the quantity of water contained in the mixtures supplied to chambers 14, 16 and 30 by the tubes heated to the hearth. The water from the chamber 44 descends through a series of descending columns 42 spaced longitudinally, which are connected to the water chamber 44 by passages formed in the peripheral compartment formed by the circular sheets 31 concentric at the upper ends. descending columns, as shown in fig. 3.
The advantageous mode of operation obtained by using the arrangement described above for the introduction of feed water into the natural circulation system of the steam generator will be described below. As is known, the circulatory movement of water from the water chamber 44 of the cylindrical body of steam and water comprising the descent through the descending columns 42, the passage in series in a junction manifold such as 82 and the return from the bottom to the top by the vaporizing tubes established under the conditions specific to the absorption of heat from the hearth, is a function of the ratio of the density of the fluid (water) in the part with downward circulation to the density of the fluid (a mixture of water and vapor) in the ascending part.
The greater the difference between the weights of similar columns of fluids in the two parts, the greater the movement and the maximum rate of movement for given operating conditions is obtained according to the present invention by the fact that vaporization is promptly initiated when the fluid is exposed to the absorption of heat from the hearth and thus lowers the density of the fluid in the ascending parts of the circulatory system, as represented by the vaporizing tubes 10, 10 'and 10 ".
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obtains this result by ensuring, by an adequate preheating of
1 -'- feed water, that the water supplied to the ascending part by the descending part is substantially at the saturation temperature corresponding to the pressure at the inlet of the ascending part.
Thus, the production of steam with a corresponding reduction in density results promptly from the absorption of heat from the combustion gases and the rising part which receives the heat contains over almost its entire vertical height a fluid. at a density lower than that of the fluid which is in the descending part of the circuit.
Hitherto in steam generating groups having descending columns not heated or located outside, intended to supply water from a cylindrical body of steam and upper water to the lower ends of heat absorbing tubes, it was customary to introduce the feed water directly into or above the water collecting chamber of the cylindrical body. When the feed water introduced in this way is at a temperature below the temperature of the saturated steam corresponding to the pressure, there is a noticeable reduction in the temperature of the water circulating in the downcomers. until it is lower than the saturation temperature.
When the descending columns are not subjected to any heating, the water circulating in the ascending tubes, such as the tubes of the walls of the furnace, is at a temperature appreciably lower than the temperature corresponding to that of the saturated steam. to the existing pressure. The heat absorbed by the fluid circulating in the first parts of the tubes exposed to heat is used in the first place to raise the temperature of the water to the saturation temperature.
In some of these steam generators, the water cannot reach saturation temperature until it has completed a vertical course with heat absorption of a length of 30 feet (9 meters), and an effective decrease in temperature. density in the ascending branch, by vaporization of part of the water, would therefore not occur below this level.
Groups of the type under consideration are frequently proportioned so that the inlet to the heat-exposed updraft tubes at the greatest distance below the cylindrical body of steam and water is at a distance of up to 130 feet. (40 m.
approximately) below the cylindrical body, and the absence of delayed vaporization in the ascending tubes by the use of the power supply heating system according to the invention gives rise to a maximum load height for the thermo circulation -syphonic, and is therefore an important factor in the arrangement of fluid circulation circuits in natural circulation boilers intended to operate at high steam pressures, particularly at pressures of 1500 pounds / square inch (105 kg / cm2 ) and more with an inlet of feed water at a temperature significantly below the saturation temperature corresponding to the desired vapor pressure.
CLAIMS.
1. A naturally circulating tubular steam generator of the kind specified, characterized in that the feed liquid inlet devices are arranged to bring and mix in the compartment of steam and liquid discharged from the vaporizing tubes, the feed liquid admitted at a temperature lower than that of the discharged liquid and vapor, so that before entering the liquid chamber of the cylindrical body, the feed liquid is brought by condensation of the vapor to the temperature or substantially at the saturation temperature at the pressure prevailing in the cylindrical body.