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La présente invention concerne un réchauffeur pour agent moteur gazeux de moteurs thermiques, en particulier un réchauffeur du type utilisé dans les installations de turbines à air où l'agent moteur est conduit, en un ou plusieurs étages de pression, en circuit fermé dans le réchauffeur, la turbine et le compresseur pour retourner au réchauffeur.
De tels réchauffeurs doivent avoir comme qualités : aussi peu que possible de pertes de pression dans le réchauffeur même et de consommation de matière pour la construction - ce qui signifie aussi l'emploi de matériaux peu onéreux - et une sécurité de fonctionnement aussi grande que possible.Aussi se trouve-t-on devant de nombreuses difficultés pour remplir ces conditions, lorsque le réchauffeur doit être chauffé au moyen de combustibles solides, particulièrement du poussier de charbon, du fait qu'une combustion satisfaisante du charbon nécessite l'utilisation de très hautes températures de combustion.
Ces difficultés ne concernent pas seulement les tubes du réchauffeur soumis aux plus hautes températures dans la chambre de combustion, mais aussi les tronçons de tubes montés à la suite de cette chambre, afin de pouvoir par absorption de chaleur, c'est-à-dire par rayonnement et contact, refroidir jusqu'à environ 400 C et moins les gaz de combustion, en réalisant ainsi une utilisation économique du combustible. Il faut ensuite effectuer le chauffage final de l'agent moteur dans les tubes du réchauffeur fermant les tronçons de contact. Ici, la matière de ces tubes est le moins bien refroidie du côté de l'agent moteur, bien que de l'autre côté elle soit encore soumise à de très hautes températures dans les gaz de combustion.
Aussi, est-il particulièrementimportant pour ces tubes qu'aucun de ceux-ci- considérés transversalement au courant des gaz de combustion -, ne soient soumis à des pointes de températures particulièrement élevées du courant des gaz de combustion et donc sollicités excessivement.
Suivant la présente invention, on réalise un tel réchauffeur par- ticulièrement avantageux, en utilisant une chambre de combustion verticale, dans laquelle le poussier combustible est insufflé à l'aide de brûleurs, avan- tageusement des brûleurs à tourbillon, près du ciel ou à travers le ciel de la chambre, celle-ci comportant dans le bas et d'un côté, plusieurs conduits ou canaux de sortie des gaz de combustion, conduisant à un second parcours ascendant, ces canaux ou conduits étant prévus près des parois latérales de la chambre de combustion.
Suivant la présente invention, on peut aussi insuffler le poussier combustible dans la chambre de combustion verticale, près ou à travers le fond de cette dernière qui doit alors comporter dans le haut ou d'un côté plusieurs conduits ou canaux de sortie des gaz de combustion conduisant à un parcours descendant, et prévus près des parois latérales de la chambre de combustion.
Dans les deux cas, on obtient que les couches marginales du courant de gaz de combustion traversant la chambre de combustion, et qui du fait de leur voisinage avec les parois des tubes réfrigérants sont refroidies plus intensément que le coeur du courant dans la chambre de combustion, soient obligées de se mélanger avec les couches se trouvant au coeur du courant de flammes, de façon à éviter dans une forte mesure des veines de chaleur dans le courant de gaz de combustion entrant en contact avec les surfaces de chauffage secondaires ou les surfaces de contact. Ce sont particulièrement les gaz cheminant au centre de la chambre de combustion qui sont divisés, et ces courants partiels sont poussés vers les couches arrivant des parois de la chambre perpendiculaires à la paroi comportant les conduits de sortie.
Suivant l'invention, ce mélange forcé ou cette égalisation de températures dans le courant des gaz de combustion, est encore intensifié en donnant à la chambre de combustion, vue transversalement au courant de flammes une section transversale allongée, et en montant les brûleurs en une ou plusieurs rangées parallèlement à un des grands cotés dans lesquels sont aménagés les conduits de sortie pour les gaz de combustion. Les couches perturbatrices marginales sont alors réduites devant les parois perpendiculaires à celle de sortie.
De plus, le courant de gaz de combustion au centre de la chambre diminue d'épaisseur et est élargi devant les surfaces de refroidissement plus larges des grands côtés, de sorte qu'elle est refroidie d'autant plus intensément que des quantités considérables de chaleur sont transmises par rayonne-
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ment aux surfaces de refroidissement.
D'autres détails seront décrits ci-après avec référence au dessin annexé montrant à titre d'exemple une forme de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre une coupe verticale d'un réchauffeur d'air com- primée la fig. 2 est une coupe verticale partielle suivant la ligne B-B de la fig. 3, la fig. 3 est une coupe horizontale partielle suivant la ligne A-A de la fig. 1. la fig. 4 montre à plus grande échelle une coupe partielle analogue à celle de la fige 3, et la fige 5 est une coupe semblable à la fig. 1 d'une variante du réchauffeur d'air comprimé.
Dans la chambre de combustion 1, le poussier combustible et 1' air de combustion pénètrent par les brûleurs 2 montés dans le ciel de la chambre. Ces brûleurs exécutés sous forme de brûleurs à tourbillonnement et avantageusement pourvus de dispositifs de réglage pour modifier le tourbillonnement ou la longueur des flammes, sont alimentés de poussier combustible par les tubulures 3 et d'air de combustion supplémentaire, ou air secondaire, par les tubulures 4. Le poussoir combustible brûle en un courant de flammes dirigé vers le bas.
Les gaz engendrés pendant la combustion pet par exemple refroidis à 1.000 C dans la chambre de combustion, passent par les ouvertures ou conduits 5 dans le parcours secondaire ascendant 25 et finalement dans le parcours tertiaire descendant 27, avant d'arriver par un réchauffeur d'air de combustion 6, dit de Ljumgström ou de régénération, à une température de par exemple 180 C, dans une installation d'aspiration ou une cheminée non représentée. L'air de combustion réchauffé par exemple à 400 C dans le réchauffeur 6, est amené par les conduites 7 aux brûleurs 2. Les tubes 9 du réchauffeur d'air comprimé, ou air moteur sont montés dans la chambre de combustion à une certaine distance des quatre parois 8 en matériaux réfractaires.
Ils aboutissent à un collecteur annulaire 10 entourant la chambre de combustion, ou à plusieurs tubes 10 répartis sur les parois, et reçoivent du compresseur l'air comprimé par exemple à 375 C. Les tubes 9 sont exposés direc- tenent au rayonnement de chaleur des flammes du poussier de charbon. Gomme ils sont écartés l'un de l'autre, une partie du rayonnement passe entre eux sur les parois de la chambre de combustion qui la renvoie sur la face postérieure des tubes. Pour équilibrer le mieux possible l'absorption de chaleur des faces postérieures des tubes et des faces antérieures, il faut prévoir un écartement convenable entre ces tubes.
D'autre part, en vue d'une absorption de chaleur uniforme proportionnelle de tous les tubes chauffés par rayonnement, il faut que l'écartement entre les tubes soit le plus grand là où ils sont soumis à un rayonnement moins intense des flammes, ou bien il faut réduire l'écartement là où les tubes sont exposés à un rayonnement plus intense des flammes Par conséquent l'écartement entre les tubes 9 doit être le plus étroit dans la zone 12 au milieu des parois et le plus large dans la zone des bords 13 des coins des parois, d'autant plus qu'en regard des grandes surfaces de paroi de la chambre de combustion se trouve une plus petite surface de rayonnement de la colonne de flammes, dont la section transversale est indiquée par le trait interrompu 11.
Les tubes 9 revêtent la chambre de combustion et servent ainsi à refroidir et éventuellement à supporter le revêtement réfractaire latéral ou encore à protéger le ciel de la chambre d'allumage 14. Ils sont raccordés au collecteur 15 par leurs prolongements 90 à l'extérieur de la chambre de combustion. Dans la zone des ouvertures, les tubes 9 sont disposés en plusieurs rangées afin de faciliter le passage des gaz de combustion et d' éviter un agrandissement des espaces entre les tubes, ainsi que l'adhérence de cendres ou de scories. Dans la forme de réalisai:1 on suivant la fige 5 les
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tubes 90 se continuent à l'extérieur par des prolongements 90', en partie dans le puits 16, en partie dans les conduits 5.
En dehors delà chambre de combus- tion, les tubes peuvent être en un matériau peu coûteux, ne devant résister qu'à la pression de l'air comprimé et à sa température. Ces parties de tubes
90 ou 90' doivent avoir de grandes sections transversales libres, pour rédui- re le plus possible les pertes de pression. Par contre, les tubes 9 situés à l'intérieur de la chambre de combustion seront en un matériau de construc- tion de valeur, puisqu'ils doivent pouvoir supporter des températures exté- rieures de 1200 à 14000C et davantage.
L'air comprimé circule de bas en haut dans les tubes 9.
Dans la forme de réalisation de la fig. 1, une partie de 1-'air comprimé à réchauffer est dirigée dans le réchauffeur par le tube de répar- tition 26. Du répartiteur partent les tubes 17 qui montent dans le conduit de tirage 25 jusqu'au ciel d'où ils retournent vers le bas avant de former les serpentins 20 se déroulant de bas en haut dans le conduit de tirage 27 pour rejoindre, le long du ciel le collecteur 15. Les parties des tubes 17 s'étendant dans le conduit de tirage 25 sont suspendues au plafond à l'aide de crochets ancrés 18. Un autre groupe de tubes 19 s'étendent dans le répar- titeur 26 et montent dans le conduit de tirage 27, sous le ciel duquel Ils sont coudés et dirigés vers le bas avant de se transformer en serpentins 20 Les tubes 19 sont également suspendus à des crochets ancrés 18.
D'autres ser- pentins encore partent du répartiteur 26 et aboutissent au collecteur 15.
Tous les serpentins 20 sont suspendus aux extrémités portantes des tubes 19.
Les courants partiels d'air comprimé chauffés en parcourant la chambre de combustion et ceux amenés par les serpentins 20, se mélangent dans le collecteur 15. De ce dernier, des serpentins 21, enroulés en va-et-vient conduisent l'air de haut en bas à contre-courant des gaz de combustion et servent ainsi au chauffage final de l'air moteur. Ils sont raccordés au collecteur 22, d'où l'air moteur suffisamment chauffé, par exemple à 674 C, peut être envoyé aux turbines. Les serpentins 21 sont suspendus aux parties suspendues des tubes 17.
Dans le réchauffeur suivant la fig. 5 les tubes 19 partent du collecteur 10. Dans le conduit de tirage 27 ils sont dirigés vers le haut, passent sous le ciel et se transforment en serpentins 20 se déroulant vers le bas dans le conduit 27 pour aboutir au collecteur 15'. Les tubes 17 partent aussi du collecteur 10. Ils montent dans le conduit de tirage 25 et servent de support pour les serpentins 21 du réchauffeur final, pour enfin se transformer en serpentins 20 tout comme les tubes 19.
L'air montant dans les tubes de la chambre de combustion et l'air montant dans les tubes 17, 19 ou descendant dans les serpentins 20, se rassemble dans le collecteur 15', d'où il monte d'abord dans les serpentins 21 avant de sortir par l'extrémité de ceux-ci dans le collecteur de prise 22.
La chambre de combustion et les autres conduits des gaz de fumée du réchauffeur d'air sont de préférence entourés d'un isolant 28 et d'une enveloppe en tale 29, afin d'éviter des pertes de chaleur et la pénétration d' air extérieur dans les conduits des gaz de fumée, ou aussi l'échappement des gaz de combustion dans l'atmosphère. Des regards 23 et des trous d'homme, de même que des moyens de fermeture pour les trémies à cendres 30, sont à préwir comme pour les chaudières à vapeur, afin d'assurer l'étanchéité. Il faut également prévoir des pique-feu ou des ouvertures de nettoyage obturables 24 pour les conduits 5, afin de pouvoir surveiller ou dégager les passages entre les tubes 9.
La présente invention n'est pas limitée aux deux formes de réalisation décrites,montrant les tubes de rayonnement du réchauffeurplacés parallèlement au courant de flammes. C'est ainsi que les tubes du réchauffeur peuvent aussi être placés transversalement au courant de flammes, éventuellement en un groupe délimitant la partie gauche de la chambre de combustion et en un autre délimitant la partie droite de cette chambre.
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Dans les deux exemples, tant pour les arrivées que pour les sorties de l'air moteur, on a représenté le collecteur monté en-dessous ou près du plancher 31. Ceci procure l'avantage d'avoir de courtes conduites entre le réchauffeur et la turbine ou le compresseur, généralement montés au niveau du plancher 31 ou sur l'assise 32 de la salle des machines.
REVENDICATIONS.
1.- Réchauffeur tubulaire pour le chauffage d'un agent moteur gazeux, notamment d'air comprimé, en particulier réchauffeur chauffé au poussier, dont les tubes traversés par l'agent moteur sont montés dans la chambre de combustion devant les parois et en substancepparallèlement au courant des flammes,caractérisé par une chambre de combustion verticale, près ou à travers le ciel de laquelle le poussier combustible est insufflé par le haut au moyen de brûleurs, cette chambre comportant en bas et d'un côté, plusieurs conduits ou canaux pour les gaz de combustion, conduisant à un parcours secondaire ascendant et aménagés près des parois latérales de la chambre de combustion.