<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention se rapporte aux générateurs de vapeur chauf- fés au moyen d'un mélange intime d'air et de combustible liquide ou gazeux, et à un procédé de chauffage de ces générateurs,
Dans les générateurs de vapeur ordinairement utilisés, le combusti- ble brûle dans une chambre de combustion relativement vast, placée à l'inté- rieur du générateur même, et une bonne part de la chaleur produite par cette combustion est directement absorbée par les surfaces de chauffe exposées au rayonnement lumineux.
Ces générateurs ont besoin d'une chambre de combustion volumineuse pour que les surfaces de chauffe qui sont exposées au rayonnement lumineux n'atteignent pas une température trop élevée qui les endommagerait. C'est pourquoi les dimensions générales des générateurs de vapeur sont toujours très importantes, en raison de celles des chambres de combustion, ce qui rand les générateurs de vapeur existants à la fois coûteux, encombrants et très lourds.
En outre, quand seule une partie de la surface de chauffe se trou- ve exposée au rayonnement lumineux, cette partie acquiert une température beaucoup plus élevée que celle qui n'est chauffée que par convection. Pour une large part, donc, la transmission de chaleur dans le générateur se fait à très haute température sur une surface relativement faible, alors que pour le reste cette transmission s'opère sur une surface relativement grande, à des températures beaucoup moins élevées.
L'invention a donc pour but de fournir un générateur de vapeur ne nécessitant pas une grande ,chambre de combustion, ce qui permet de réduire les dimensions, le coût et le poids du générateur.
L'invention consiste essentiellement en un générateur de vapeur comportant une chambre de combustion relativement petite et chauffé par un mélange intime d'air et de combustible liquide ou gazeux, où toutes les sur - faces de chauffe se trouvent disposées dans un ou plusieurs espaces situés à l'extérieur de la chambre de combustion, mais communiquant avec elle.
L'invention consiste également en un procédé de chauffage d'un gé- nérateur de vapeur ayant une chambre de combustion relativement petite et toutes ses surfaces de chauffe disposées dans un ou plusieurs espaces exté- rieurs à cette chambre mais communiquant avec elle, où l'on brûle un mélange intime d'air et de combustible dans la chambre de combustion pour produire un courant de gaz sensiblement non lumineux à haute température, ce courant étant conduit à s'écouler à travers ledit ou lesdits espaces
L'invention consiste encore en un générateur ayant une chambre de combustion relativement petite et toutes ses surfaces de chauffe disposées dans un ou plusieurs espaces extérieurs à cette chambre mais communiquant avec elle,
et des moyens pour faire brûler dans cette chambre un mêlant intime d'air et de combustible pour produire un courant de gaz sensiblement non lumineux à haute température.
Diverses formes de mise en oeuvre de l'invention sont illustrées schématiquement, à titre d'exemple seulement, par les dessins ci-contre, dans lesquels:
La figure 1 représente, en coupe longitudinale, une chaudière à corps cylindrique chauffée selon l'invention.
La figure 2 représente, en coupe longitudinale, une chaudière tu- bulaire à circulation naturelle, chauffée selon l'invention.
La figure 3 représente, en coupe axiale, une chaudière tubulaire à circulation forcée , chauffée selon la présente invention.
<Desc/Clms Page number 2>
Se référant aux dessins, on considérera tout d'abord l'invention dans son application à une chaudière à corps cylindrique, représentée sur la figure 1, comprenant une calandre à eau 1 de forme allongée où se trouve une chambre cylindrique 2 renfermant un espace 2a de refroidissement des gaz qui s'étend sur toute sa longueur. La chambre 2 communique par une ex- trémité avec une chambre de combustion 3, relativement petite, située en- tièrement en dehors de l'extrémité 4 de la calandre 1, et communique par 1' autre extrémité 5 avec une boite de fumée 6 dont la section èt les dimèn- sions sont les mêmes que celle de la calandre 1.
Plusieurs tubes de fumée 7, parcourant la longueur de la calandre 1, communiquent par une extrémité avec l'intérieur de la boite à fumée 6 et par l'autre extrémité avec un con- duit d'évacuation ou cheminée 8. On constatera que la construction que l'on vient de décrire est assez semblable à celle des chaudières à corps cylin- drique déjà connues, sauf en ce que la chambre de combustion normale se trouve remplacée par l'espace 2a de refroidissement des gaz et par une cham- bre de combustion 3, plus petite, placée à l'extérieur du générateur.
La chambre de combustion extérieure 3 èst chauffée au moyen de brûleurs (non représentés) à combustible liquide ou gazeux disposés de maniè- re que le combustible fourni soit brûlé de façon à peu près complète dans cette chambre 3 pour qu'on obtienne' à sa sortie 9 des gaz à haute températu- re, sensiblement non lumineux. Ces gaz, provenant de la chambre de combus- tion 3, traversent l'espace 2a de refroidissement, la transmission de cha- leur à la paroi 2b se faisant par rayonnement non lumineux, puis à travers cette paroi jusqu'à l'eau 10 que contient la calandre 1. Les gaz, dont la température a diminué, passent ensuite dans la botte à fumée 6, à l'extré- mité de la chaudière distante de la chambre de combustion 3, puis de là, par les tubes de fumée 7,dans le conduit d'évacuation ou de cheminée'8.
Un nouvel échange de température se produit au cours de ce passage dans les tubes de fumée 7.
On a pu constater qu'une chaudière selon l'invention permet d'ob- tenir, dans la production de vapeur, un rendement beaucoup plus élevé, Cette augmentation de rendement peut être utilisée très utilement, par exem- ple, à réduire les dimensions extérieures, et par conséquent le prix de re- vient, de cette chaudière par rapport à une chaudière de type précédent four- .nissant, pour la même consommation de chaleur, le même taux d'évaporation.
Le tableau comparatif ci-après permet d'évaluer le degré de réduc- tion d'encombrement que l'on peut obtenir d'une chaudière produisant 3.500 livres de vapeur par heure. Les deux chaudières sont supposées brûler un ma- zout identique, dans des conditions de même température de sortie des gaz et de rendement thermique équivalent.
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
<tb>
Chaudière <SEP> à <SEP> corps <SEP> Chaudière <SEP> à <SEP> corps
<tb>
<tb>
<tb> cylindrique <SEP> cons- <SEP> cylindrique <SEP> dite
<tb>
<tb>
<tb> truite <SEP> selon <SEP> l'in- <SEP> économique <SEP> de <SEP> type
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> vention. <SEP> précédent.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Taux <SEP> d'évaporation <SEP> 3.500 <SEP> livres/h <SEP> 3.500 <SEP> livres/h
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Diamètre <SEP> du <SEP> corps <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> chaudière <SEP> 3'6" <SEP> 6'9"
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Diamètre <SEP> du <SEP> tube'de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> fumée <SEP> (ou <SEP> de <SEP> la <SEP> cham-
<tb>
<tb>
<tb> bre <SEP> de <SEP> refroidissement
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> des <SEP> gaz)
<SEP> 1'4" <SEP> 3'3"
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Longueur <SEP> du <SEP> corps <SEP> de
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> chaudière <SEP> 5'0" <SEP> 12'0"
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Surface <SEP> de <SEP> chauffe <SEP> 250 <SEP> pieds <SEP> 450 <SEP> pieds2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Volume <SEP> total <SEP> 240 <SEP> pieds2 <SEP> 800 <SEP> pieds2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Poids <SEP> total <SEP> à <SEP> sec <SEP> 8 <SEP> tonnes <SEP> 6 <SEP> tonnes
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> avec <SEP> l'eau <SEP> 2 <SEP> 3/4 <SEP> tonnes <SEP> 12 <SEP> tonnes
<tb>
Leschiffres fournis par ce tableau permettent de se rendre compte qu'il est possible, avec une chaudière selon la présente invention, de réa- liser de très fortes réductions de dimensions, poids et volume d'eau.
Se référant ensuite à la figure 2, on considérera l'application de l'invention à une chaudière tubulaire à circulation naturelle.
Cette chaudière comprend, comme on le sait, une ou plusieurs nap- pes 1 de tubes générateurs de vapeur qui, dans le sens longitudinal, s'éten- dent, en formant un angle avec la verticale, entre une calandre à vapeur et à eau 2, située à leur extrémité supérieure, et une calandre à eau qui se trouve à leur base. Ces tubes sont placés dans un espace 4, intérieur à un corps de chaudière 5, réalisé en matériau thermo-isolant, par exemple en brique, et comportant une sortie des gaz, ou carneau 6 s'ouvrant en son som- met.
Le mur antérieur 7 du corps de chaudière 5, orienté de façon à peu près parallèle à l'axe longitudinal des tubes 1, présente des ouvertures 8 qui communiquent avec un certain nombre de chambre de combustion 9, assez petites, disposées en dehors du corps de chaudière 5. Ces chambres de com- bustion extérieures 9, pouvant être du type précédemment décrit, sont munies de brûleurs à mazout disposés de manière que le combustible y brûle de façon à peu près complète, pour obtenir des gaz sensiblement non lumineux à haute température qui, s'échappant des chambres 9, pénètrent dans l'espace 4 inté- rieur au corps de chaudière 5 et par conséquent s'écoulent autour des tubes 1 générateurs de vapeur.
Ainsi, la transmission de chaleur s'opérant par rayonnement non lumineux et par convection, les tubes 1 ne sont pas exposés au rayonnement direct émanant de la flamme. Il est évidemment possible de prévoir dans le corps de chaudière 5 l'installation, de façon connue, de tu- bes de surchauffe et économiseurs, afin d'accroître la quantité de chaleur -transmise par ces gaz,
On verra maintenant, référence étant faite à la figure 3, l'appli- cation de l'invention à un type de chaudière à circulation forcée.
Celle-ci comprend une enveloppe 1, de section circulaire, portant une ouverture 2 ménagée au centre de son sommet 3, dans une partie creuse 3a,
<Desc/Clms Page number 4>
ainsi qu'une chambre de combustion 4, relativement petite, placée juste au- dessus de cette ouverture, afin de se trouver en communication avec l'inté- rieur de l'enveloppe 1.
Une chambre cylindrique de refroidissement des gaz 5 comporte un serpentin 6 de tubes à eau qui, au centre de la chaudière, descend de l'ouverture 3 jusqu'à peu de distance de la base 7 de la chaudiè- re,
Le reste de l'espace renfermé par l'enveloppe 1, laquelle offre sensiblement une section en U, est occupé par une série de tubes générateurs de vapeur 8, disposés de façon en soi connue., Un orifice d'évacuation des gaz, ou conduit de fumée 9, est pratiqué vers le sommet de l'enveloppe 1 et se prolonge par un conduit radial.
La chambre de combustion extérieure 4 est équipée de brûleurs qui pourront être d'un type connu, et similaires à ceux utilisés dans les chau- dières dont la description précède. Une combustion à peu près totale du ma- zout a lieu dans la chambré de combustion extérieure 4, et ce sont des gaz à haute température, non lumineux, qui descendent à travers l'espace de re- froidissement 5. Ces gaz remontent ensuite, entre les spires des serpentins 8, avant d'être évacués par le conduit de fumée 9.
Un exemple montrera ce qu'il convient d'entendre par les termes "relativement petit" employés ci-dessus pour caractériser le volume de la chambre de combustion. Dans une chaudière à corps cylindrique suivant l'in- vention, de la taille indiquée au tableau qui précède, la chambre de combus- tion extérieure peut avoir un volume d'environ 5 pieds cubes,
Ainsi donc, le recours à cette chambre de combustion extérieure permet de ramener de 130 pieds cubes (dans les chaudières normales) à 20 pieds cubes le volume dudit espace de refroidissement des gaz.