BE529953A - - Google Patents

Description

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   Cette invention se rapporte de façon générale à la construction et à la conduite de générateurs de vapeur tubulaires à simple passage de gaz en circulation forcée et, plus   particulièrement,   à la construction et la conduite de groupes générateurs de ce genre spécialement aménagés et particulièrement établis pour la production de vapeur surchauffée à des pressions et températures dépassant la pression critique de 234 Kg par cm2 (3206 livres par pouce carré) et la température critique de 375 C (705 F). 



   Bien que les rendements   themiques   élevés que peut atteindre une installation de force motrice à vapeur par l'emploi d'un groupe générateur   de   vapeur à simple passage du gaz en circulation forcée produisant de la vapeur surchauffée à des pressions et des températures dépassant les valeurs critiques soient connus depuis plusieurs années (voir par exemple les Brevets anglais nos.   201.340.     206.559   et   398.413).   les problèmes relatifs au principe, à la construction et à la conduite de ces groupes ont soulevé des difficultés telles que les quelques groupes de ce genre ac tuellement existants ont été limités à de petites installations   expérimen-   tales ayant une capacité de production de vapeur relativement faible.

   Pour à peu près les mêmes raisons, les seuls groupes générateurs de vapeur à simple passage du gaz en circulation forcée de dimensions industrielles ont été établis et construit pour fonctionner à des pressions Inférieures à la pression critique. Ce fonctionnement à une pression inférieure à la pression critique soulève le problème additionnel des dépôts solides et/ou de l'oxydation corrosive du métal dans la zone de transition où le fluide contenu dans les tubes passe de l'état liquide à l'état de vapeur avec changement de densité. 



   Lorsqu'un générateur de vapeur   estappelé   à fournir de la vapeur à haute pression et à haute température de surchauffe, des difficultés sont susceptibles de se produire en raison de la formation de dépôts de scorie en fusion sur les surfaces du surchauffeur à convection ou en raison d'une surchauffe du métal des tubes du surchauffeur., et le surchauffeur tend à devenir coûteux par suite de l'emploi d'alliages spéciaux. 



   L'invention   a pour   buts de procurer: un générateur de vapeur à simple passage en circulation forcée, de construction économique, servant à fournir de la vapeur à haute pression et à haute température; un générateur de vapeur à simple passage en circulation forcée, susceptible de produire de la vapeur surchauffée à une pression dépassant la pression critique et dont le parcours du courant à simple passage soit établi d'une manière avantageuse contribuant à réduire au minimum les risques de surchauffe des tubes sujets à se trouver dans des conditions de fonctionnement les plus onéreuses ; un générateur de vapeur à simple passage en circulation forcée, dont la disposition du foyer permette de faciliter le réglage de la température finale de surchauffe;

   un générateur de vapeur à simple passa, ge en circulation forcée, destiné à produire de la vapeur à une pression notablement supérieure à la pression critique et de construction économique au point de vue. des organes de support coûteux de l'installation; un générateur de vapeur à simple passage en circulation forcée, de dimensions industrielles susceptible de fournir la totalité de la vapeur nécessaire à une turbine associée, fonctionnant avec chauffage de l'alimentation par récupération. et de fonctionner efficacement sur une gamme de charges étendue pour produire de la vapeur surchauffée et réchauffée. 



   La présente invention comprend un générateur tubulaire de vapeur à simple passage en circulation forcée, dans lequel une chambre de rayonnement pourvue de tubes de parois pour la surchauffe de lavapeur par rayonnement, est disposée entre une chambre de combustion pourvue de tubes de parois pour la chauffe du liquide et une partie du parcours des gaz de 

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 combustion contenant un surchauffeur primaire qui comprend au moins un faisceau de tubes et un surchauffeur secondaire qui comprend au moins un faisceau de tubes et est disposé dans le parcours des gaz entre la chambre de rayonnement et le surchauffeur primaire, les tubes de parois pour la - -,chauffe du liquide, les tubes du surchauffeur primaire,

   les tubes de paroi pour la surchauffe de la vapeur par rayonnement le surchauffeur secondaire étant disposés en ordre successif dans le parcours du courant à circula- tion forcée, tandis que des dispositifs sont prévus pour limiter à une va- leur appropriée la température des gaz à l'entrée du surchauffeur secondai- re par une remise en circulation dans une chambre ou un espace de mélange des gaz formé dans la chambre de rayonnement des gaz refroidis par leur contact avec des surfaces d'échange de chaleur dans la partie précitée du parcours des gaz de combustion. 



   L'invention comprend aussi un générateur de vapeur de type tu- bulaire à simple passage en circulation forcée produisant de la vapeur à une pression dépassant la pression critique, dans lequel le parcours du courant comprend des tubes d'eau sur les parois de la chambre de combus - tion. au moins un faisceau de tubes de surchauffeur dans une partie du par- cours des gaz de combustion partant d'une chambre de rayonnement disposée entre une chambre de combustion de foyer au moins et cette partie du par- cours des gaz, et des tubes de parois de surchauffe par rayonnement de la chambre de rayonnement, et dans lequel les tubes de parois de surchauffe par rayonnement de la chambre de rayonnement sont susceptibles de travailler avec un taux de chute de pression de fluide de l'ordre de 355   kg/cm2   (5050 livres par pouce carré). 



     L'invention   comprend en outre un générateur de vapeur tubulaire à simple passage en circulation forcée dont une partie du parcours des gaz du foyer contient au moins un faisceau de tubes de surchauffeur, caracté- risé en ce que le parcours des gaz est destiné à recevoir les gaz d'une sé- rie de chambres de combustion de foyer pourvues chacune de tubes de parois de chauffe de liquide et de dispositifs de combustion à fonctionnement in- dépendant, et en ce que les tubes de parois et les tubes de surchauffeurs sont reliés entre eux de manière à établir un courant en série de fluide dans les tubes de parois des chambres de combustion successives et ensuite dans les tubes de surchauffeurs. 



   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 élévation partiellement en coupe longi- tudinale suivant la ligne 1-1 de la fig. 2 d'un groupe générateur de va- peur à simple passage   encirculation   forcée destiné à fonctionner à des pres- sions supérieure à la pression critique; 
Fig. 2 est une vue en plan, principalement en coupe horizonta- le suivant la ligne 2-2 de la fig. 1; 
Fig. 3 est une vue en bout. avec arrachement partiel, de l'un des foyers cyclones;
Fig. 4 est une vue de côté du foyer cyclone représenté sur la fige 3 ; 
Fig. 5 est une vue schématique montrant le parcours du fluide dans les tubes du groupe représenté sur les figs. 1 à 4;

   
Figo 6 est une vue en bout montrant la circulation du fluide dans les foyers cyclones, et 
Figo 7 est un diagramme montrant les conditions de fonctionne- ment dans différentes parties du groupe. Les abscisses des courbes indi- quent les températures du fluide en degrés F et les sections du parcours du fluide de la fig. 5. tandis que les ordonnées représentent diverses   va-   leurs conne c'est décrit ci-après. 

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   Les dessins montrent un générateur de vapeur à simple passage en circulation forcée, pour une station centrale de force motrice. Le grou- pe particulier représenté est construit pour une production de vapeur con- tinue maximum de 306.170 kg (675.000 livres) par heure à une pression de
320 kg/cm2 (4550 iv/pc2) et une température totale de 620 C   (1150 F)   à la sortie du surchauffeur, sur la base d'une admission d'eau d'alimentation à une pression de 386 kg/cm2 (5500   lv./pc2)   et une température 275 C (525 F) et d'un chauffage au charbon.

   Le groupe comprend deux réchauffeurs de va- peur. l'un pour élever de   425 C   (800 F) à 565 C   (10500F)   la température de
296. 700 kg (655.000 livres) de vapeur par heure entrant à une pression de
86 kg/cm2 (1225 lv/pc2) et le second pour élever de 332 C   (630 F)   à
540 C (1000 F) 235.000 kg (520.000 livres) de vapeur par heure, entrant à une pression de 10.5 kg/cm2 (150 lv/pc2). 



   Les parties principales du groupe représenté comprennent une section de combustion comportant une série de chambres de foyers cyclones à fonctionnement indépendant 10 de volume et de superficie des parois de délimitation relativement faibles. destinées à   brûlera un combustible   solide avec dégagement élevé de chaleur et à décharger séparément des produits de combustion gazeux à haute température et la cendre séparée à l'état de sco- rie en fusion dans une chambre de combustion secondaire 11.

   Les gaz de chauffe, contenant en suspension, une faible quantité de cendre en   fusion,   sont dirigés de bas en haut à proximité despoints de décharge de la scorie à travers un écran collecteur de scorie 12, dans une chambre de rayonnement de chaleur et de mélange des gaz 13 allongée dans le sens vertical et de section transversale horizontale rectangulaire.

   Les gaz de chauffe de la chambre 13 quittent celle-ci par le côté arrière supérieur et circulent horizontalement dans une chambre de chauffage par convection 14, allongée dans le sens horizontal et de section transversale verticale rectangulaire, dont la partie arrière est divisée par une chicane verticale 15 en parcours de gaz de chauffe parallèles 14a et 14b L'extrémité côté foyer du parcours de gaz 14 est occupée par un sur chauffeur de vapeur secondaire à convection 16. le parcours de gaz 14a par un surchauffeur de vapeur primaire à convection 17, et le parcours de gaz 14b par des réchauffeurs de vapeur à convection 18 et 19 disposés en série par rapport au courant de gaz.

   Les gaz de chauffe des parcours de gaz 14a et 14b circulent dans un conduit de sortie commun 20 relié aux tubes d'un réchauffeur d'air tubulaire à deux sections 21 d'où les gaz sont extraits par un ventilateur de tirage induit 22 pourvu d'une sortie de gaz à la cheminée 23. L'air nécessaire à la combustion est fourni. à une pression positive appropriée, dans les chambrer de foyers 10 par une soufflante de tirage forcé   24   et un conduit 25 relié au réchauffeur d'air 21. L'air entrant circule en travers des tubes du réchauffeur d'air 21 et dans un carneau de sortie 26 et arrive à un conduit d'alimentation principal 27 d'où il passe par des conduits 28, sur les côtés opposés du groupe générateur de vapeur, dans les chambres de combustion 10.

   Une partie des gaz de chauffe relativement froids circulant dans le conduit de sortie des gaz 20 en est retirée par un conduit 29 relié à une soufflante de recirculation des gaz 30 d'où elle est refoulée par un conduit 31 dans une chambre de rayonnement de chaleur et de mélange de gaz 13 en despoints qui y sont espacés verticalement. 



   Les chambres 10 des foyers cyclones sont disposées   horizonta-   lement et chauffées indépendamment par du charbon broyé ou granulaire et présentent le caractère général représenté sur les fige. 3 à 9 du Brevet n    4650146   de la Demanderesse. Comme le montrent les   figs.   1 à 4. chaque chambre de foyer cyclone 10 est de forme approximativement cylindrique avec paroi périphérique courbe 40 délimitée par des groupes disposés en regard l'un de l'autre, de tubes à ergots, cintrés étroitement rapprochés et recouverts de matière réfractaire.

   s'étendant entre des paires de collecteurs horizontaux subdivisés inférieurs 42 et supérieurs   43.   Les extrémités supérieures et inférieures de chaque tube 41 sont recourbées en sens inverses et les tubes en regard l'un de l'autre au sommet de la cham- 

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 bre sont écartés l'un par rapport à l'autre pour former une entrée d'air comburant secondaire disposée tangentiellement 44 s'étendant sur la majeure partie de la longueur de la chambre du foyeret reliée à l'un des conduits d'amenée d'air 28.

   L'extrémité avant ou extérieure de chaque chambre de foyer cyclone est fermée par une section de paroi tronconique   45   délimitée par des tubes à ergots, étroitement rapprochés et recouverts de matière réfractaire 46. s'étendant entre des collecteurs supérieur et inférieur horizontaux 47 et 48. respectivement,, et dont les parties intermédiaires sont recourbées pour délimiter un orifice circulaire d'entrée de combustion 49. 



  Une boite d'entrée de combustible 50 à périphérie convenablement courbée, coincide avec l'orifice 49 et est agencé pour débiter par celui-ci un courant tourbillonnant d'air comburant primaire et de charbon qui a été broyé ou granulé en un mélange à grains relativement gros dans un appareil de broyage (non représenté). Une entrée d'air comburant tertiaire 51 débite dans l'axe de la botte d'entrée de combustible 50. 



   L'extrémité opposée de chaque chambre de foyer est formée par une paroi verticale refroidie par circulation d'eau 52. présentant un goulet rentrant évasé 53, la paroi et le goulet étant délimités par des tubes à ergots 54. étroitement rapprochés et garnis de matière réfractaire. s'étendant entre un collecteur supérieur 55 et un collecteur inférieur 56, des parties Intermédiaires de certains tubes étant recourbées pour délimiter le goulet et une ouverture 57 formée dans la paroi 52 à proximité de la base de la chambre de foyer pour décharge la scorie en fusion de celle-ci dans la chambre de combustion primaire 11. 



   Comme c'est indiqué sur la fig. 5. les collecteurs   42   et   43   des tubes de parois du foyer, sont subdivisés par des membranes internes transversales pour grouper les tubes de parois 41 en panneaux tubulaires   conti-   gus semblables. le collecteur supérieur d'un panneau tubulaire étant relié au collecteur inférieur du panneau tubulaire suivant par des tubes de descente extérieurs 59. Une série de tuyaux d'amenée d'eau d'alimentation 60 est reliée au collecteur 48 de la paroi avant d'un foyer cyclone d'extrémité pour y amener l'eau d'alimentation à une pression supérieure à la pression critique, par exemple à 386 kg/cm2, au moyen d'une pompe à haute pression appropriée (non représentée).

   Le collecteur supérieur 47 de la paroi avant de chaque chambre de foyer cyclone est relié aux sections de collecteur inférieures des panneaux tubulaires de la paroi du foyer situés le plus en avant ou le plus à l'extérieur par des tubes de descente   58.   et les sections de collecteur supérieures pour les panneaux tubulaires de paroi situés le plus en arrière sont reliées par des tubes de descente   58'   au collecteur inférieur 56 de la paroi d'extrémité. Les extrémités inférieures des tubes 54 de la paroi d'extrémité sont recourbées en sens inverses et contribuent à former une série d'ouvertures de décharge de scorie espacées transversalement 65. ménagées dans le fond de la chambre de combustion secondaire 11 et donnant dans une chambre collectrice de scorie sous-jacente 66.

   Des tubes 62 relient le collecteur supérieur 55 du foyer cyclone de droite (fig. 6) au collecteur inférieur de paroi avant 48 du foyer cyclone central et des tubes 63 relient la section de collecteur supérieur 55 située au-dessus du foyer cyclone central au collecteur inférieur de paroi avant 48 du foyer cyclone de gauche.

   Des tubes de décharge 67 partent du collecteur supérieur 55, à la gauche du foyer cyclone, pour se rendre à un collecteur d'entrée 68 du surchauffeur de vapeur primaire   17.   Le surchauffeur primaire (appelé ci-après section de convection D) consiste en quatre groupes suspendus de tubes à coudes multiples, acconplés disposés de manière à former des panneaux espacés latéralement, les panneaux correspondants étant reliés en série pour former des circuits parallèles pour le courant de fluide circulant entre le collecteur 68 et un collecteur de sortie extérieur transversal 69 situé au-dessus de   l'extré-   mité avant du parcours de gaz 14a. 



   Le collecteur 69 est relié à un collecteur 70 d'où des tubes 71 présentant des parties coudées en sens inverses 71a s'étendent le 

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 long du ciel du parcours de gaz 14. et ensuite le long du ciel incliné 72 de la chambre de rayonnement de chaleur et de mélange de gaz 13. Les tubes
71 descendent le long de la paroi avant 73 de la chambre 13 et le long d'une paroi ou cloison d'impact inclinée   74   séparant partiellement la chambre de combustion secondaire 11 de la chambre 13. Les tubes de la cloison sont coudés pour former l'écran à scorie 12 et sont ensuite contre-coudés pour coopérer avec les tubes 54 à la formation des ouvertures de décharge de scorie 65.

   L'extrémité inférieure de chaque tube 71 présente un contre- coude 71b d'où une seconde branche ascendante parallèle du tube retourne le long de la cloison. de la paroi avant et du ciel et présente également à son extrémité un contre-coude 71c pour former une troisième branche descen- dante parallèle qui se termine dans le collecteur 75. Les tubes 71 con- stituent ainsi un panneau tubulaire à rayonnement E où le fluide circule à une vitesse élevée dans deux branches descendantes et une branche as- cendante de chaque tube. 



   Une paroi latérale de la chambre de rayonnement et de mélange des gaz 13 est délimitée par des tubes 76 formant un panneau tubulaire de surchauffeur de vapeur à rayonnement F s'étendant entre le collecteur in- férieur 77 et le collecteur supérieur, tandis que la paroi de la face op- posée est délimitée par des tubes 79 formant un second panneau de surchauf- feur de vapeur à rayonnement G s'étendant entre des collecteurs inférieur et supérieur correspondants (non représentés). Les collecteurs supérieurs des parois latérales sont reliés par des raccordements ou connecteurs tu-   bulaires   82.

   Le collecteur inférieur 77 reçoit de la vapeur partiellement surchauffée du collecteur 75 par des tubes 83, de telle sorte qu'en   ser-   vice, la vapeur circule de bas en haut dans le panneau   tubulaire.à   rayon- nement F et ensuite de haut en bas dans le panneau tubulaire à rayonnement G. 



   Le collecteur inférieur du panneau tubulaire G est relié par des tubes 85 à un collecteur transversal 86 d'où une série de tubes de sur- chauffeur de vapeur en U renversé 87 s'étendent de bas en haut pour déli- miter la paroi arrière verticale 88 de la chambre 13 et un prolongement   in-   cliné vers l'arrière 89.de la paroi. formant le fond de la partie consti- tuant l'entrée du parcours de gaz 14. Les extrémités opposées des tubes 87 se terminent dans un collecteur 90 adjacent au collecteur 85. Les tubes 87 délimitent ainsi un panneau tubulaire de surchauffeur vertical H. 



   La partie restante de chaque paroi latérale de la chambre 13 est délimitée par un panneau tubulaire I formé par des tubes verticaux 92 s'étendant entre les collecteurs inférieur et supérieur 93 et 94 respecti- vement. Des connecteurs tubulaires ou canalisations de raccordement 95 s'étendent du collecteur 90 à chacun des collecteurs inférieurs de paroi
93 assurant un courant ascendant de fluide dans les panneaux tubulaires I. 



   Des panneaux tubulaires semblables J formés par des tubes 96 s'étendant entre des collecteurs inférieur et supérieur 97 et 98 respec-   tivement.   sont disposés dans les parois latérales opposées à l'entrée du parcours de gaz   14.   Des tubes extérieurs 99 relient les collecteurs supé- rieurs de parois latérales 94 aux collecteurs inférieurs 97 pour assurer un courant ascendant de vapeur dans les panneaux tubulaires J. Les panneaux tubulaires E, F, G, H.

   I et J sont ainsi disposés en série par rapport au courant de fluide et constituent une section de surchauffe par rayonnement du groupe. qui reçoit de la vapeur surchauffée de la section de surchauffeur primaire et est agencée pour décharger la vapeur, après surchauffe ad-   ditionnelle.   dans la section de surchauffeur secondaire   16.   Comme c'est représenté sur les figs.

   1 et 2, la section de surchauffeur secondaire 16 est constituée de deux groupes suspendus de tubes accouplés, à coudes multiples, disposés en rangées longitudinales et transversales s'étendant sur toute la largeur du groupeo La vapeur surchauffée est amenée des collecteurs supérieurs 98 des parois latérales à un collecteur d'entrée 100 par des tubes de raccordement   101.   La section de surchauffeur secondaire est agencée pour produire un courant de vapeur parallèle au courant de gaz cir- 

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 culant dans le parcours de gaz   14.   la vapeur du collecteur 100 passant dans le premier groupe de tubes 16 et étant déchargée dans un collecteur mélangeur de sortie 102, d'où elle passe par des raccordements 103 dans un collecteur d'entrée 104 du second groupe de tubes de surchauffeur.

   La vapeur reçoit sa surchauffe finale dans ce groupe de tubes et est déchargée dans des collecteurs de sortie 105 d'où elle est dirigée vers un point d'u-   tilisation.   tel qu'un groupe turbo-alternateur agencé pour fonctionner à des pressions et des températures dépassant lesvaleurs critiques. 



   Comme c'est représenté sur les figs. 1 et 2, les parcours de gaz 14a et 14b sont occupés respectivement par la section de surchauffeur primaire 17 et une série de sections de réchauffe de vapeur 18 et 19. le réchauffeur 18 étant  un  dispositif à haute pression et le réchauffeur 19 étant un dispositif à basse pression. Les réchauffeurs sont constitués- par des tubes groupés, à coudes multiples, suspendus verticalement, en substance semblables aux tubes du surchauffeur primaire   17,   le échauffeur 18 étant constitué de deux groupes reliés en série, à l'extrémité d'entrée des gaz du parcours 14b et disposés en contre-courant par rapport à la circulation des gaz de chauffe, leurs extrémités étant reliées à un collecteur d'entrée 110 et à un collecteur de sortie 111.

   Le réchauffeur à basse pression 19 est constitué par trois groupes en contre-courant de tubes- reliés en série pour assurer un courant de vapeur entre un collecteur d'entrée 112 et un collecteur de sortie 113, un collecteur intermédiaire   114   étant situé entre le second et le troisième groupe de tubes. Comme c'est représenté surla f ig. 1, les fonds des parcours de gaz   14.   14a et 14b sont délimités par une série d'auges de section en V 116. au fond desquelles sont situés des transporteurs, à vis sans fin 117 pour recueillir et enlever les cendres volantes qui ont été séparées dans ces parcours de gaz.

   Les extrémités supérieures des auges collectrices de cendres contiguës sont formées par des sections en plateau 118 situées à proximité des extrémités inférieures coudées   des @@bes de   surchauffeur et de réchauffeur pour éviter le court-circuitage de ces faisceaux tubulaires par les gaz. 



   Les foyers cyclones 10 sont établis pour pouvoir, en service normal, brûler des combustibles avec un dégagement de chaleur suffisant pour produire des courants de gaz de chauffe à des températures supérieures à la température de fusion de la cendre du combustible par les goulets de décharge 53 contre la paroi d'impact formée par la cloison 74 qui tend. conjointement avec l'écran collecteur de scorie 12 à séparer une grande partie des particules de scorie restant en suspension dans les gaz de chauffe.

   Comme c'est indiqué sur la fig. 6. les entrées d'air et de combustible sont inclinées par rapport à l'orifice d'admission de manière à provoquer, dans les chambres des foyers cyclones d'extrémité, des tourbillonnements de gaz tournant en sens opposés, le foyer cyclone d'extrémité du côté de droite sur la fig. 6 assurant un mouvement de tourbillonnement des gaz en sens inverse des aiguilles d'une montre et le foyer cyclone d'extrémité du côté de gauche un mouvement de tourbillonnement dans le sens des aiguilles d'une montre. Dans le foyer cyclone Intermédiaire, le tourbillonnement peut se faire dans l'un ou l'autre sens ; mais il est représenté comme se faisant dans le sens des aiguilles d'une montre.

   Cette disposition tend à effectuer dans chaque foyer cyclone d'extrémité une décharge s'écartant de la paroi latérale adjacente de la chambre de combustion secondaire 11, et à équilibrer les pressions statiques dans cette chambre. 



  Comme c'est indiqué sur la fig. 1, les tubes qui garnissent les parois des chambres de foyers cyclones 10. de la chambre de combustion secondaire 11 et de la partie inférieure de la chambre de rayonnement de chaleur et de mélange des gaz 13. ainsi que de la cloison 74 située entre ces chambres sont du type à ergots et recouverts de matière réfractaire pour résister aux températures élevées. 



   La température du courant des gaz de chauffe circulant de bas en haut dans la chambre de rayonnement et de mélange des gaz 13 est réglée pour assurer à l'entrée de la section de surchauffeur secondaire 16 une 

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 température des gaz qui permet à toutes particules de scorie en suspension dans les gaz de se trouver à l'état solidifié ou   "sec"   et évite une sur- chauffe des tubes dans les sections de surchauffeur secondaire à rayonnement tout en assurant encore aux gaz de chauffe une teneur calorifique suffi- sante pour atteindre les températures de surchauffe finales désirées.

   Dans ce but, les gaz de carneaux extraits par la soufflante de recirculation 30 sont envoyés du conduit 31 à une chambre 120 s'étendant le long de la pa- roi arrière inférieure de la chambre 13 Les tubes 87 qui garnissent cet- te paroi sont coudés vers l'extérieur comme c'est indiqué en 121 pour for- mer une série de lumières d'entrée des gaz remis en circulation 122. al- longées verticalement et espacées transversalement dans la paroi arrière. 



   Les gaz remis en circulation entrent à une vitesse suffisante pour assu- rer un mélange intime avec les gaz de combustion frais s'élevant à travers l'écran de scorie 12. Des lumières d'entrée semblables de gaz remis en circulation 124 sont formées dans la paroi avant 73 de la chambre 13 en coudant un certain nombre des tubes   71   qui garnissent cette paroi, comme c'est indiqué en 125. L'amenée des gaz remis en circulation aux lumières
124 est effectuée par un conduit de branchement 126 allant de la chambre
120 à une chambre 127 renfermant les lumières 124. La quantité totale de gaz introduite par les lumières 122 ;et 124 et la répartition des gaz entre les lumières est réglable par des registres ou papillons (nonreprésentés) établis dans les conduits reliés à ces lumières. 



   Pendant le service normal du groupe générateur de vapeur dé- crit. à des pressions et des températures dépassant les valeurs critiques. un combustible solide, broyé en grains relativement gros. est envoyé dans les chambres cyclones en provenance de sources réglabes indépendamment. tels que des broyeurs séparés, et le combustible est brûlé dans des chambres de foyers cyclones avec un dégagement élevé de chaleur, suffisant pour y maintenir une température mdyenne normale dépassant la température de fusion des cendres du combustible. L'air comburant secondaire est amené à une pression position notable suffisante pour vaincre la résistance du courant de gaz dans le groupe et en quantités assurant une combustion pratiquement complète du combustible dans les foyers cyclones.

   La cendre se sépare à l'état de scorie en fusion qui s'écoule le long du fond de chaque chambre de foyer cyclone dans la chambre de combustion primaire 11 et est déchargée par les ouvertures à scorie 65 qui y sont ménagées dans le fond. La captation des particules de scorie en suspension est secondée par la disposition de la cloison 74 et de l'écran à scorie 12. Le courant de produits gazeux de la combustion balayant les parties adjacentes des ouvertures de décharge de scorie 65 contribuent à maintenir les ouvertures propres, et lorsqu'il s'élève dans la chambre 13 il est intimement mélangé aux gaz de carneaux remis en circulation à une température relativement faible qui pénètrent par les lumières 122 et 124.

   On règle la température des gaz quittant la chambre 13 en faisant varier l'allure du feu et la vitesse de la soufflante de recirculation 30 pour régler la quantité de gaz remis en circulation. Les gaz de chauffe mélangés, portés à la température désirée, circulent horizontalement dans le parcours de gaz   14   en venant en contact avec les tubes de la section de surchauffeur secondaire 16 et sont alors divisés par la cloison 15 entre les parcours de gaz 14a et 14b. la répartition des gaz entre ceux-ci étant réglée par les jeux de papillons 130 et   131   pour régler la température finale de la vapeur   réchauf-   fée dans les réchauffeurs à basse et à haute pression.

   Les courants de gaz se réunissent alors dans le conduit de sortie 20 et passent alors, à   l'ex-   ception de la partie qui peut être remise en circulation, successivement par les faisceaux tubulaires du réchauffeur d'air 21 dans le ventilateur de tirage induit 22 d'où Ils sont déchargés par le conduit de sortie 23. 



   Comme c'est Indiqué sur les figs. 5 et 6, l'eau d'alimentation chauffée dans un système de réchauffage de l'eau par récupération de la turbine, recevant la vapeur du groupe générateur, est normalement amenée à une température élevée au collecteur 48 du foyer cyclone situé à l'extrémité de droite, d'où elle s'élève par la paroi d'extrémité avant de la 

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 chambre de combustion et, en série, par les paires de panneaux tubulaires antérieures, intermédiaires et postérieurs qui garnissent les côtés opposés de la chambre, pour se rendre ensuite par les tubes 54 de la paroi d'extrémité du goulet de bas en haut dans le collecteur correspondant 55 d'où l'eau est dirigée par les tubes 62 dans le collecteur inférieur 48 du foyer cyclone central où une circulation semblable se produit dans les tubes du foyer.

   L'eau déchargée dans le collecteur 55 du'foyer cyclone central est envoyée par les tubes 63 dans le collecteur 48 du foyer cyclone situé à l'extrémité de gauche et une circulation semblable y est de nouveau répétée. Le système de circulation ascendante dans tous les tubes chauffés de la section de chauffage de l'eau est spécialement utile lorsque le groupe générateur de vapeur fonctionne à des pressions supérieures à la valeur critique. Les foyers cyclones 10 ont leur surface tubulaire de chauffe de l'eau proportionnée et disposée en série de manière à chauffer l'eau contenue dans le réseau, dans les conditions de charge maximum, à une température qui se rapproche , quoique toujours en dessous, de la température critique avant que l'eau n'atteigne le collecteur 68 par les tubes 67 partant du collecteur 55 du foyer cyclone de l'extrémité gauche.

   Par suite de cette disposition, la partie du circuit du fluide chauffé où se produit la transformation de l'eau de l'état liquide à l'état de vapeur, est toujours.située dans la section de surchauffeur primaire 17 à température relativement basse, dans toute la gamme de fonctionnement. La courant de vapeur dans les tubes de la section de surchauffeur primaire se fait en sens inverse du courant des gaz et passe du collecteur de sortie 69 dans les tubes 71 formant le panneau de surchauffeur à rayonnement E. 



  Les tubes 71 formant le panneau E sont moins nombreux mais présentent des coudes multiples pour former une section à rayonnement à grande vitesse de circulation de la vapeur. La surchauffe de la vapeur par rayonnement continue à se faire dans le panneau tubulaire à circulation ascendante 5. dans le panneau tubulaire à circulation descendante G, dans le panneau tubulaire à circulation ascendante et descendante H, dans le panneau tubulaire à circulation ascendante I et dans le panneau tubulaire à circulation ascendante J. La surchauffe finale de lavapeur est effectuée dans la section de surchauffeur secondaire 16 et la vapeur à la température et à la pression désirées est déchargée par les collecteurs 105. 



   Le fonctionnement décrit du groupe à des pressions et des températures supérieures aux valeurs décrites sous une charge élevée et avec recirculation des gaz est représenté schématiquement sur les graphiques de la fig. 7. 



   Les températures du gaz dans les diverses sections du groupe sont représentées par les courbes marquées   T',   la température étant pratiquement constante dans les zones de chauffage de l'eau A. B et C des foyers cyclones, mais tombant ensuite rapidement dans les zones des panneaux tubulaires agissant par rayonnement E. F. G, H, I et J, et diminuant   gmduel-   lement dans la section de surchauffeur secondaire K et la section de surchauffeur primaire D. 



   La pression p du fluide diminue progressivement dans le groupe avec chute maximum dans les panneaux tubulaires à rayonnement E, F, G, H. I et J où se présentent les conditions de vitesses les plus élevées du fluide contenu dans le système. 



   On a trouvé que   lafonction   suivant laquelle la chaleur spécifique du fluide varie présente, comme le montre la courbe R, une partie notablement bombée dans la gamme des pressions supérieures aux valeurs critiques indiquées et, suivant une caractéristique de l'invention, le parcours suivi par le courant de fluide est établi de telle façon que la gamme des chaleurs spécifiques maxima se trouve à peu près dans la section du groupe constituée par les panneaux à rayonnement E, F, G, H, I et J.

   Ceci offre un avantage particulier pour obtenir la corrélation voulue entre la'consommation de chaleur à la face extérieure des parois tubulaires dans ces sections et la transmission de cette chaleur des faces   Internes   des parois tubulaires aux 

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 courants du fluide qui y est contenu, pour obtenir une construction économique en tenant compte des températures auxquelles le métal des tubes peut être soumis. 



   Fig. 7 montre aussi l'accroissement de la quantité de chaleur totale Q dans le fluide pendant la progression dans le groupe générateur de vapeur, ainsi que la température moyenne T2 du métal du tube dans les sections de surchauffeur primaire à convection, de surchauffeur   à   rayonnement et de surchauffeur secondaire à convection. 



   On règle la température de surchauffe finale de la vapeur principalement en réglant l'allure du feu des foyers cyclones à conduite indépendante 10 pour faire varier la quantité de gaz de chauffe à haute température auquel   les sactions   de surchauffeur à rayonnement et de surchauffeur à convection sont exposés. Un réglage supplémentaire est effectué pour augmenter la température de surchauffe finale, ce réglage supplémentaire, qui est particulièrement utile pour le fonctionnement à charges partielles. ayant pour but de faire varier le nombre de foyers en service, et par conséquent de rendre inopérante la partie de la surface de chauffe d'eau qui serait sans cela chauffée par le ou les foyers cyclones mis hors service. 



  Ce résultat peut être obtenu par suite de la disposition en série des tubes de refroidissement des parois de foyer chauffant l'eau dans les foyers cyclones successifs sans donner lieu à des différences de températures indésirables dans les courants de fluide. La longueur de la partie du par cours du fluide dans laquelle l'eau est chauffée reste la même. mais l'effet du chauffage dans la ou les parties associées au foyer ou aux foyers cyclones inactifs est notablement réduit, de telle sorte que la quantité de chaleur absorbée par la section de chauffage de l'eau du groupe généra-. teur est réduite et que la quantité de chaleur disponible dans les gaz de chauffe circulant dans les zones de surchauffe à rayonnement et à convection est augmentée d'une manière correspondante. 



   Les gaz remis en circulation sont introduits aux périodes de charge maximum et réglés en partie en déterminant la température des gaz de chauffe par rapport à la température des gaz quittant la chambre de rayonnement de chaleur et de mélange des gaz 13 et entrant dans le sur chauffeur secondaire à convection 16 Cette Introduction des gaz remis en circulation a pour effet non seulement de réduire la température des gaz quittant la chambre 13 dans une mesure suffisante pour éviter le dépôt des scories sur les tubes,

   mais aussi de former une masse de gaz propre à assurer l'absorption désirée de la chaleur dans le surchauffeur à convection pour obtenir la température optimum de la vapeur à la sortie des collée teurs 1050
Lorsque la charge diminue et que la quantité de gaz de chauffe engendrée par la combustion du combustible est réduite d'une manière correspondante, les gaz déchargés par les foyers cyclones subissent une certaine diminution de la température, mais celle-ci ne tombe pas autant que cela se produirait dans un grand foyer brûlant du combustible et re -   froldl   par circulation d'eau. On notera que la quantité de gaz remis en circulation doit être réglée suivant une certaine corrélation entre la température des gaz à la sortie du foyer et la température de la vapeur surchauffée débitée. 



   En outre de la possibilité de faire fonctionner le groupe en mettanten service un, deux ou trois foyers cyclones, on peut fournir à la chambre 13 des gaz de combustion dont la température ne varie pas notablement quelle que soit l'allure du feu, l'allure du feu dans un, deux ou trois foyers étant fonction de la charge appliquée au groupe générateur, tandis que le degré d'admission d'eau d'alimentation est une indication certaine de la quantité de vapeur surchauffée débitée par le groupe générateur. 



   Il y a lieu de remarquer que la température des gaz dans la zone d'entrée aux parcours de gaz en parallèle 14a 14b est de l'ordre de 

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 720 C   (1325 F).   La température de la vapeur quittant le surchauffeur primaire 17 est de l'ordre de 410    (770 F)   en ce point, tandis que la température de la vapeur quittant la sortie du réchauffeur à haute pression 18 dans une zone de température des gaz correspondants est de l'ordre de 565 C   (1050 F).   Le réchauffeur à basse pression 19, situé en aval du réchauffeur à haute pression dans le même parcours de gaz 14b reçoit des gaz dont une certaine quantité de chaleur a été extraite par le réchauffeur à haute pression.

   La quantité de chaleur absorbée par les réchauffeurs et par conséquent la température des courants de vapeur surchauffée qui en sont débités sont réglées par le réglage du courant de gaz au moyen des papillons 130 et/ou des papillons 131 aux extrémités de sortie des parcours de gaz 14a et 14b respectivement. Pour une masse donnée du flux de gaz de chauffe venant du surchauffeur secondaire 16, on règle le degré de chauffage à haute pression ou à basse pression en divisant le flux de gaz entre les parcours 14a et 14b suivant les indications relatives à la température de réchauffage.

   Comme il est indispensable que ni la température de la vapeur réchauffée à haute pression ni celle de la vapeur réchauffée à basse pression ne dépassent une température prédéterminée,par mesure de précaution pour la préservation de la turbine à vapeur recevant les courants de vapeur correspondants, on ajuste lespapillons qui règlent la division du courant de gaz suivant la température de la vapeur à la sortie du réchauffeur à haute pression ou la température de la vapeur venant du réchauffeur à basse pression, quelle que soit la plus élevée par rapport à la valeur optimum. 



   En résumé, la conduite de ce groupe générateur de vapeur se fait comme suit: On règle le degré d'admission de l'eau d'alimentation pour maintenir à la pression désirée la vapeur surchauffée débitée. On règle le taux d'introduction du combustible et l'allure du feu d'après les indications relatives âu débit de vapeur surchauffée à haute pression. On règle l'introduction des gaz remis en circulation suivant une indication de la température de ces gaz par rapport à celle des gaz à l'entrée du surchauffeur à convection, et on règle l'absorption de chaleur au réchauffeur en réglant le courant de gaz de chauffe de ce dernier suivant la tendance de la température de la vapeur réchauffée à haute pression ou à basse pression à s'écarter d'une valeur optimum. 



   Le groupe générateur de vapeur à haute pression et haute température à circulation forcée des gaz en simple passage, construit et fonctionnant comme c'est décrit ci-dessus répond aux exigences de la production de vapeur dans le stations centrales modernes en ce qui concerne des appareils pour fournir de grandes quantités de vapeur à haute pres sion et haute température où la chaleur nécessaire est engendrée par des combustibles habituellement sur le marché, et sur le fonctionnement desquels on peut compter dans une large gamme des débits de vapeur. D'autre part, l'agencement du groupe générateur est tel que le coût de la construction et les frais d'entretien ne sont pas excessifs. 



   REVENDICATIONS. 

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Claims (1)

1. 1. Générateur de vapeur tubulaire à simple passage des gaz en circulation forcée, caractérisé en ce qu'une chambre de rayonnement pourvue de tubes de parois -surchauffeurs de vapeur chauffés par rayonnement est disposée entre une chambre de foyer dont les parois sont pourvues de tubes de chauffe de liquide et une partie du parcours des gaz de combustion contenant un surchauffeur primaire qui comprend au moins un faisceau de tubes et un surchauffeur secondaire comprenant au moins un faisceau de tubes et disposé dans le parcours des gaz entre la chambre à rayonnement de chaleur et le surchauffeur primaire en ce que les tubes de parois chauffant le liquide, les tubes du surchauffeur primaire,

   les tubes de parois surchauffant la vapeur par rayonnement et les tubes du surchauffeur secondaire sont reliés entre eux en ordre successif dans le <Desc/Clms Page number 11> parcours des gaz en circulation forcée, et en ce que des dispositifs sont prévus pour limiter à une valeur appropriée la température des gaz à l'entrée du surchauffeur secondaire par une remise en circulation,, dans une chambre de mélange constituée par la chambre de combustion à rayon- nement, de gaz refroidis par contact avec des surfaces d'échange de cha- leur dans cette partie du parcours des gaz de combustion; 2.

   Générateur de vapeur suivant la revendication 1, carac- térisé en ce que le surchauffeur primaire et le surchauffeur secondaire sont formés par des faisceaux verticaux de tubes disposés dans un parcours de gaz s'étendant horizontalement depuis une région supérieure de la cham- bre de rayonnement.

   3. Générateur de vapeur suivant les revendications 1 ou 2. caractérisé en ce que lesparois de la chambre de rayonnement sont garnies d'une série de panneaux tubulaires de surchauffe de la vapeur par rayonnement couplés en série.

   4. Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que les dispositifs de remise en circulation des gaz sont agencés pour décharger des gaz dans la chambre de rayonnement en des points respectivement plus éloignés et plus rappro- chés de la sortie de cette chambre, et des dispositifs sont prévus pour régler le taux de recirculation dans la chambre de rayonnement et la répartition des gaz remis en circulation aux différents points.

   5. Générateur de vapeur suivant la revendication 4. caractérisé en ce que les dispositifs de remise en circulation sont agencés pour décharger des gaz aux différents points en sens opposés transversalement à la chambre de rayonnement.

   6. Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes de parois de la chambre de rayonnement sont agencés pour fonctionner avec circulation du fluide aqueux à une vitesse relativement élevée et à un taux de chute de pression du fluide aqueux comprenant la pression de 355 Kg/cm2 (5050 livres par pouce carré).

   7. Générateur de vapeur tubulaire à simple passage du gaz de combustion en circulation forcée, à une pression supérieure à la pression critique, caractérisé en ce que le parcours des gaz comprend des tubes de parois à circulation d'eau dans la chambre de combustion du foyer, au moins un faisceau de tubes de surchauffeur dans une partie du parcours des gaz de combustion partant d'une chambre de rayonnement disposée entre une chambre de foyer au moins et cette partie du parcours des gaz, et des tubes de parois de surchauffeur à rayonnement de la chambre à rayonnement de chaleur, et des tubes de parois de surchauffeur à rayonnement de la chambre de rayonnement sont agencés pour fonctionner à un taux de chute de pres sion voisin de 355 Kg/cm2 (5050 livres par pouce carré).

   8. Générateur de vapeur suivant la revendication 7 caractérisé en ce que les tubes de parois de surchauffeur à rayonnement sont agencés pour fonctioner à un taux de chute de pression de fluide s'étendant audessus et au-dessous de 355 kg/cm2 (5050 livres par pouce carré).

   9. Générateur de vapeur suivant les revendications 7 ou 8,caractérisé en ce que les, tubes de parois de surchauffeur à rayonnement sont constitués par des panneaux tubulaires reliés en série sur lesquels les gaz circulent à des vitesses relativement élevées mais différentes suivant l'em- placement et les conditions de refroidissement des divers panneaux.

   10. Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que le parcours des gaz comprend en aval des surfaces de surchauffeur secondaire, deux sections couplées en parallèle contenant respectivement au moins un faisceau de tubes de surchauf- feur primaire et un réchauffeur de vapeur, et des vannes ou papillons sont <Desc/Clms Page number 12> prévus pour répartir en proportions voulues le courant de gaz entre les deux sections.

   11. Générateur de vapeur suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'une des sections contient une série de réchauffeurs de vapeur agencés pour fonctionner à des pressions différentes.

   12. Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que la chambre de rayonnement est agencée pour recevoir les gaz de combustion d'une chambre de foyer au moins aménagée pour brûler du combustible contenant des cendres et pour fonctionner à une température à laquelle la cendre se trouve en fusion.

   13. Générateur de vapeur suivant l'une oul'autre des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre de rayonnement est agencée pour recevoir des gaz de combustion d'une série de chambres de foyer pouvant être chauffées Indépendamment, et les tubes de parois des chambres de foyer sont reliés en série par rapport à la circulation du liquide dans lestubes de parois des différentes chambres de foyer, en ordre suc - cessif.

   14 Générateur de vapeur tubulaire à simple passage du gaz de combustion en circulation forcée. comprenant un parcours du gaz de combustion dont une partie contient au moins un faisceau de tubes de surchauffeur. caractérisé en ce que le parcours est aménagé pour recevoir les gaz d'une série dechambres de foyer pourvues chacune de tubes de parois chauffant le liquide et de dispositif s de combustion susceptibles d'être conduits, indépendamment, et les tubes de parois etles tubes de surchauffeurs sont reliés entre eux pour assurer une circulation en série du fluide dans les tubes de parois des chambres de foyer successives et subséquemment dans les tubes de,surchauffeurs.

   15. Générateur de vapeur suivant la revendication 14, caracté- '-risé en ce qu'une chambre de rayonnement pourvue,, de tubes de parois dans lesquels la vapeur est surchauffée par rayonnement, disposés en série avec les tubes de parois chauffant le liquide et le faisceau de tubes de surchauffeur, est placée entre les chambres de foyer et la partie considérée du parcours des gaz de eombustion.

   16. Générateur de vapeur suivant la revendication 15, caractérisé en ce que des dispositifs sont prévus pour limiter à une valeur appropriée la température des gaz à la sortie de la chambre de rayonnement par la remise en circulation, dans un espace ménagé par la chambre de @ rayonnement, de gaz refroidis par leur contact avec des surfaces d'échange de chaleur dans la partie considérée du parcours des gaz de combustion.

   17. Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendications 14 à 16. caractérisé en ce qu'une partie du parcours du gaz est divisée en sections parallèles contenant respectivement au moins un faisceau de tubes de surchauffeur et plusieurs réchauffeurs susceptibles de fonctionner à des pressions différentes. et des vannes ou papillons sont prévus pour répartir en proportions vouluesle courant de gaz entre les sections.

   18. Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendications 14 à 17. caractérisé en ce que la surface de chauffe totale des tubes de parois des chambres de combustion des foyers est proportionnée pour chauffer le liquide qui y est contenu dans les conditions de charge maximum, à une température inférieure à celle de lavapeur saturée.

   19. Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendications 14 à 17. caractérisé en ce que desdispositif s sont prévus pour amener de l'eau aux tubes de parois des chambres de combustion des foyers à une pression notablement supérieure à la pression critique.

   20. Générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des reven- <Desc/Clms Page number 13> dications 13 à 19 caractérisé en ce que les chambres des foyers sont des chambres de foyers cyclone.

   21. Procédé de conduite d'un générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des revendications 13 à 20. caractérisé en ce qu'on diminue le rapport de la chaleur absorbée par les tubes de parois des foyers 4 la chaleur absorbée par les tubes de surchauffeur en vue d'augmenter la température de surchauffe finale aux charges partielles en rendant inactifs les appareils de chauffe d'une chambre de foyer au moins de manière à éliminer le chauffage des tubes de parois de cette ou ceschambres de foyer dû au fonctionnement de ces appareils de chauffe.

   22. Procédé de conduite d'un générateur de vapeur suivant la revendication 16, caractérisé en ce qu'on diminue le rapport de la chaleur absorbée par les tubes de parois des foyers à la chaleur absorbée par les tubes de surchauffeur, en vue d'augmenter la température de surchauffe finale en cas de marche à charges partielles, en rendant inactifs les appareils de chauffe d'une chambre de foyer au moins et en éliminant ainsi le chauffage des tubes de parois de cette ou de ces chambres de foyes dû au fonctionnement des appareils de chauffe, et en ce qu'on remet des gaz en circulation en les envoyant dans une chambre de mélange des gaz à l'effet de limiter la température des gaz à l'entrée du faisceau ou des faisceaux tubulaires des tubes de surchauffeur.

   23. Procédé de conduite d'un générateur de vapeur suivant l'une ou l'autre des-revendications 1 à 20. caractérisé en ce qu'on règle la température finale de surchauffe en réglant le feu de la chambre ou des cham- bres de foyers en fonction de la température de surchauffe finale et en retirant du parcours des gaz de combustion, des gaz refroidis par leur contact avec des tubes d'échange de chaleur par convection pour les Introduire dans une chambre de mélange où ils sont mélangés à des gaz de combustion venant de la ou des chambres'de foyer, en vue de limiter convenablement la température maximum des gaz sur les tubes de surchauffeur dans cette partie du parcours des gaz de combustion.

   24. Générateur de vapeur tubulaire à simple passage des gaz de combustion en circulation forcée, disposé et destiné'à fonctionner en substance comme c'est décrit ci-dessus avec référence aux dessins annexés. en annexe 6 dessins.