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Cette invention concerne des groupes générateurs, sur- chauffeurs et réchauffeurs de vapeur du type tubulaire et un procède pour leur conduite. Plus particulièrement l'invention se rap- porte à desgroupes de grande capacité destinés à fournir de la va- peur à des installations de production d'énergie à turbines fonction- nant au noyen de vapeur à haute pression surchaufféeà une tempéra- ture élevée et réchauffée à une haute température à une pression in- termédiaire. Dans le fonctionnement d'une telle installation de force motrice il est important de régler exactement la température de surchauffe et la température de
rechauffe ce la vapeur fournie par un groupe générateur et ce réglage peut être nécessaire sur 'une gamme de charges étendue. En outre, un fonctionnement efficace, une grande cacacité et des frais d'Investissement peu élever du groupe
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sont ces facteurs de première importance.
Un groupe générateur, surchauffeur et réchauffeur de
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valeur du type tubulaire conforme à la 'JrrfS8:1t8 invention comprend deux foyers chauffes s4arsént,et pourvus :de tubes de -parois vaporisants, .de-s surfaces dei surchauffe de la vapeur par conviction et des"- surface s' -"de réchauffe de la¯vapeur par convention disposées dans des parcot6rs de gaz respectifs partant des foyers, et un System. pour régler la température de la vapeur, comprenant un dispositif de recyclage des gaz destiné. à remettre en circulation d 'U:1C.' :3nire variable dans citaoue foyer des gaz refroidis ar contact avec les surfaces d'échange de la chaleur par convection, le recyclage des gaz dans un foyer étant susceptible par la réduction de la trans- mission de chaleur par rayonnement aux tubes de parois du foyer
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d'augJ:
1.enter la chaleur disponible pour l'échange de chaleur par convection dans le parcours de gaz partant de ce i'oyer et le recycla- ge des gaz dans l'autre foyer étant susceptible de provoouer une réduction de la température des gaz à l'entrée du parcours de gaz partant de ce foyer, la disposition étant telle que sur une certaine gamme de charges on peut régler la température de surchauffe et la rature de rechauffe lorsque la charge varie, en faisant varier en sens opposés les recyclages de gaz aux deux foyers.
Dans un procédé pour la conduite d'un tel groupe en vue de fournir de la vapeur surchauffée vive è des débits variables et de réchauffer de la vapeur à une pression intermédiaire et maintenir @
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approxi 'ativement constantes la tenp '-,re de surchauffe et la température de rechauffe sur toute une L;.2.-:.e '".3 charge?, suivant l'invention, on règle l'allure du feu dans les foyers pour satisfaire
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à la demande de Y3.per produite et on C. -,.?Y1f¯E.' le.. -ecyclaes dans les foyers respectifs sour régler la température de surchauffe et la température de réchauffe.
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L'invention sera décrite C.-c..3;':S ¯ itre r;''r>'l 1 ovec rfrence aux dessins partiellement sC:= . .ü.' 'd "1""'-/'" ,'c'PI'" les- nuels :
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Fig. 1 est une vue en coupe verticale longitudinale, partiellement en élévation, d'un groupe générateur, surchauffeur et réchauffeur de vapeur à pressions élevées où un surchauffeur secondaire et un réchauffeur sont couplés en série par rapport au parcours de gaz partant de l'un des deux foyers, et
Fig.
2 est une vue en coupe verticale longitudinale, une partie supérieure étant omise, d'un, autre groupe tubulaire de production et de chauffe de la vapeur oour produire, surchauffer et rechauffer de la vapeur à haute pression, où le réchauffeur et le surchauffeur sont entièrement logés à l'intérieur de parcours de gaz parallèles respectifs partant de foyers chauffés séparément.
Le groupe générateur, surchauffeur et réchauffeur de va- peur, représenté sur-la Fig.l des dessins comprend un gros-oeuvre . allongé verticalement, de section transversale rectangulaire com- portant des parois avant et arrière 10 et 12 le long desquelles sont disposés des tubes vaporisants verticaux 14 et 16, dont les extrémités inférieures sont reliées à un corps cylindrique ou un collecteur 18 et les extrémités supérieures à un corps cylindrique de vapeur et d'eau 20.
Les parois latérales du gros-oeuvre sont semblables aux parois avant et arrière 10 et 12 et elles comprennent aussi des tubes de parois vaporisants oui sont reliés par des collecteurs et des raccords appropriés au corps cylindriaue inférieur 18 et aux corps cylindrioue de vapeur et d'eau 20.
D'autres tubes de parois vaporisants 22 sont disposés en un alignement formant paroi pour constituer une paroi séparatrice séparant le gros oeuvre en deux parties cui comprennent une chambre de rayonnement 24 du foyer de rechauffe et une chambre de rayonnement 26 du foyer de surchauffe. res parties intermédiaires de queloues uns des tubes 22 de la cloi- son séparatrice sont coudés de façon à s'étendra le long des cotés supérieurs et inférieurs 23 et 30 respectivement d'une arche située en un point intermédiaire de la hauteur du groupe et faisant saillie
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8. Z.'=¯'P¯'i;'1'1..L1T' de la chambre de rayonnement 26.
T:"..= i: j¯;:i:' .¯;11 ';11-
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desrus de l'arche, oueloues uns des tubes 22 sont déportas de leur alignement pour former un écran tubulaire 23. Les parties supérieu- res 32 de quelques uns des tubes de la paroi séparatrice 22 forment un écran s'étendant en travers du parcours des gaz allant à une section de transmission par convection du parcours des gaz à la partie supérieure du groupe, tandis que d'autres tubes de la paroi séparatrice sont coudcs vers la droite le long d'une paroi inclinée 34 à la partie inférieure du parcours des gaz et ensuite vers le haut pour former un écran 36. Au-delà de celui-ci, ces tubes se prolongent vers des raccords qui les relient au corps cylindrique de vapeur et d'eau, comme c'est représenté.
Les parties inférieures 40 de quelques uns des tubes de parois 14- s'étendent le long de la paroi de gauche d'une chambre de combustion secondaire 42, dépassent le goulet de sortie de gaz 44 de la chambre de combustion d'un foyer cyclone 46 et vont ensuite le long du fond 48 de la chambre de combustion secondaire se raccorder au corps cylindrique ou au collecteur 18. D'autres tubes 14 sont coudés vers la droite hors de l'alignement de la paroi pour former les parties 50 et 52 de la paroi de la chambre de combustion secondaire 42 et ensuite l'écran de tubes espacés 54 s'étendant en travers de la sortie des gaz de cette chambre. De cet écran, les tubes descendent comme c'est indi- qué en 56 vers le corps cylindrique inférieur 18.
Dans la zone de la chambre de combustion-secondaire, les tubes de parois peuvent être associés à des fermetures inter-tubes, telles aue celles comportant de la matière réfractaire pour hautes températures et des ergots inter-tubes fixés aux tubes.
D'une manière similaire, sur le côté opposé du gros-oeuvre, quelques uns des tubes de parois 16 s'étendent à leurs parties inférieures sur le goulet 60 et la paroi avant 62 de la chambre de combustion 64 d'un foyer cyclone, et descendent ensuite le long de la paroi 66 et du fond 68 de la chambre de combustion secondaire 70 pour se rendre au corps cylindrioue inférieur 18.
D'autres tubes de parois 16 sont coudés vers la gauche
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leur extrémité inférieure en un point situé juste au-dessus de la chambre 64 du foyer cyclone, de manière à former des tubes d'écran inclinés vers le bas 72 s'étendant en travers 'de la sortie de gaz de la chambre de combustion secondaire 70 oui est destinée à rece- voir les gaz de la chambre 64 du foyer cyclone. Le foyer cyclone comprenant la chambre 64 et le foyer cyclone comprenant la chambre 46 sont de préférence 'du type indioué dans 'le brevet anglais n 598. 141.
En service, les -gaz venant de la chambre de foyer cyclone 64 passent par le goulet 60 dans la chambre 'de combustion secondai- re .70, s'élèvent dans la chambre à rayonnement 26 du foyer sur- chauffeur et passent ensuite sur les tubes pendants, espaces horizontalement, d'un surchauffeur secondaire 80.
De là, les gaz passent par les e'space's entre les tubes d'écran 23 et dans la partie supérieure de la chambre de rayonnement 24 du foyer réchauf- feur. A l'intérieur de cette chambre, les gaz venant du foyer sur- chauffeur rejoignent les gaz du foyer réchauffeur oui ont leur ori- gine dans la chambre de combustion de foyer cyclone 46. Les gaz combinés quittant la partie supérieure de la chambre de rayonnement 24 passent successivement sur les tubes espacés horizontalement d'un réchauffeur pendant 82, les tubes d'un surchauffeur primaire suspendu 84, les tubes d'écran 36 et les tubes verticaux horizonta- lement espacés d'un économiseur 86.
Le surchauffeur primaire 84 possède un collecteur d'entrée 88 destiné à recevoir de la vapeur saturée du corps cylindrique de vapeur et d'eau 20 car une canalisation 90. La vapeur quittant le collecteur de sortie 92 du surchauff Il!' primaire passe par une cana- lisation 94 (comprenant un régulateur-modérateur de température non représenté) dans le collecteur d'entrée 96 du surchauffeur secon- daire 80. Du collecteur de sortie 98 de ce dernier la vapeur sur- chauffée nasse par une canalisation 100 à l'entrée de l'étage à haute pression 102 d'une turbine.
De l'échappement de cet étage de la turbine la vaoeur passe car une canalisation 104 dans le collée-
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te id'entrée 106 du réchauffeur 82 et, du collecteur de sortie 103 ce ce dernier, la vapeur réchauffée passe par une canalisation 110 à l'entrée de l'étage à basse pression 112 de la turbine.
service, les -foyers cyclones 46 et 64 sont chauffés, à une allure réglée pour satisfaire à la demande de vapeur, par un combustible formant de la scorie à l'état de particules, et fonc- tionnent à des températures élevées dépassant la température de fusion de la scorie contenue dans le combustible et de telle manière oue la combustion est pratiouement complète à l'intér@@ur des foyerr cyclones.
La chambre de foyer cyclone 64, la chambre de combustion secondaire 70 et la chambre de rayonnement 26 sont telles oue par leur nature elles produisent des gaz de température excessive en cas de débit maximum du groupe, tandis aue dans l a chambre de foyer cyclone 46, la chambre de combustion secondaire 42 et la chambre de rayonnement 24, l'aire des surfaces vaporisantes absorbant la chaleur et la disposition de ces chambres sont telles qu'elles donnent lieu à la température optimum des gaz de combustion débités pour assurer la température de rechauffe optimum en cas de produc- tion maximum du groupe.
Pour coordonner et proportionner les quantités de chaleur absorbées par la surchauffe et la rechauffe et les quantités de chaleur absorbées par la vaporisation, pour oue la température ' de la vapeur surchauffée et la température de la vapeur réchauffée puissent être maintenues à des valeurs prédéterminées sur une large gamme de taux de vaporisation, on applique un procédé de régla- ge de la surchauffe qui consiste à introduire des gaz de combustion recyclés à température inférieure à titre ce gaz modérateur de température, dans la chambre de rayonnement du foyer surchauffeur et à introduire ces gaz comme gaz servant? à régler la transmission de chaleur par rayonnement aux tubes de parois vaporisants de la chambre de combustion secondaire 42 et de la chambre de rayonneront 42 du foyer réchauffeur.
De préférence, le courant de gaz recyclas dansces différentes chambres est réglé en fonction des variations
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de la charge, et des variations de la température de la vapeur surchauffée ou de la température de la valeur réchauffée pour maintenir les températures de la vapeur proches d'une valeur pré- déterminée ou de valeurs prédéterminées. Par exemple, lorsoue la charge de vaporisation diminue, un pourcentage décroissant de gaz recyclés est introduit à titre de gas modérateur de température dans la partie supérieure de la chambre de rayonnement 26 du foyer de surchauffeur, et un pourcentage croissant de gaz recyclés est in- troduit dans la chambre de combustion secondaire 42 du foyer de réchauffeur.
Les gaz recyclés dans la chambre de rayonnement 26 servent à maintenir le température des gaz à l'entrée du surchauf- feur secondaire 80 dans les limites de sécurité au point de vue du métal des tubes de surchauffeur et aussi au point de vue des condi- tions de scorification lorsqu'un combustible formant des scories est brûlé dans la chambre de foyer cyclone 64.
Le système de recyclage des gaz pour produire la circu- lation nécessaire des gaz recyléscomprend un ventilateur 120 dont l'ouïe d'entrée communique avec un branchement 122 partant du carneau principal 124 de manière à retirer une partie des gaz de chauffe refroidis oar le passage sur les surfaces de chauffe par convection du groupe. La sortie 126 du ventilateur communique avec un conduit 128 relié à une boîte à vent 130 pour gaz recyclés.
Cette boîte à vent possède un certain nombre de passages de sortie entre les tubes espacés successifs 40, pour le courant de gaz recyclés allant de la boîte à vent au sommet de la chambre de combustion secondaire 42. Le conduit 128 possède aussi un branchement de gaz modérateur de température 132 relié à une boîte à vent transversale 134 communiquant avec la chambre de rayonnement 26 par les sorties ménagées entre les tubes successifs 16. Des registres ou papillons 129 et 133 qui peuvent être actionnés à la main ou automatiquement,, sont destinés à régler les débits de gaz recyclés dans la chambre de combustion secondaire 42 et dans la chambre de rayonnement 26, respectivement.
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En même temps que les gaz recyclés -oduits dans la chambre de combustion secondaire 42 d'une manière dépendant des variations de la charge, qui est l'inverse de la manière dont les gaz modérateurs de la température sont introduits dans la chambre de rayonnement 26, la disposition peut être telle au'une charge pratiquement constante peut être maintenue sur le ventilateur 126 dans une large gamme de charges appliquées à la chaudière.
En introduisant des gaz de chauffe refroidis, comme gaz modérateurs de températures, dans la chambre de rayonnement 26, et en augmentant ce courant lorsque le taux de vaporisation et l'allure du feu augmentent, on peut maintenir des degrés de températures de surchauffe de l'ordre de 11000F (595 C) par la combustion optimum d'un combustible formant des scories, cette combustion étant réalisée à des températures élevées dépassant la température de fusion de la cendre du combustible.
Le procédé permet aussi- d'effectuer la com- bustion dans un foyer relativement petit et peu coûteux et avec un contrôle adéquat des conditions de scorification au surchauffeur secondaire 80 en vue de porter l'efficacité.,du groupe à une valeur élevée;
Le groupe de la Fig. 2 comprend un foyer de réchauffeur, dont les éléments principaux sont une chambre de combustion 150 de foyer cyclone, une chambre de combustion secondaire 152, et une chambre de rayonnement 154. Les gaz de chauffe de ce foyer de ré- chauffeur s'élèvent sur la section à contre-courant 156 d'un ré- chauffeur et ensuite sur la section à courants parallèles 158 du réchauffeur . Au delà du réchauffeur les gaz passent sur une section d'économiseur relativement petite 160.
Ces sections de chauffe par convection, aussi bien que la chambre de rayonnement 154, sont disposées dans un parcours de gaz séparé, dont les parois'compren- nent des tubes vaporisante verticaux, tels que 162 et 164. Ces der- niers tubes font partie d'une cloison'séparatrice'oui sépare le par- cours de gaz indiqué ci-dessus d'un parcours de gaz parallèle simi- laire 184 pour les gaz de chauffe du foyer de surchauffeurs.
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Le foyer de surchauffeur comporte cornue éléments princi- paux une chambre de combustion 170 de foyer cyclone, une chambre de combustion secondaire 172 et une chambre de rayonnement 174.
Les gaz de chauffe du foyer de surchauffeurs s'élèventsur la section à courant-parallèle 176 ci 'un surchauffeur secondaire, et ensuite sur la section à contre-courant 178 de ce surchauffeur. De là les gaz s'élèvent sur un faisceau de tubes formant un surchauffeur primaire 180 et au-delà de ce dernier ils 'cassent sur une grande section d'économiseur 182 en série avec la section d'éconnomiseur 160.
Les pressions des gaz dans le foyer de surchauffeur et dans le foyer de-réchauffeur, et dans les parcours de gaz 184 et 186 associés à ces foyers peuvent être réglées par des régulateurs de débit des gaz aux sorties des parcours de gaz. A cet effet, des registres ou papillons 190 sont disposes à la sortie du parcours de gaz 184 et des registres ou papillons 192 sont disposés à la sortie du parcours de gaz 186.
Les tubes vaporisants du groupe de la Fig. 2 sont reliés d'une manière appropriée au système de circulation du fluide qui peut comprendre un corps cylindrique de vapeur et d'eau semblable à celui représenté sur la Fig.l, à la partie supérieure du groupe.
Les extrémités supérieures des tubes vaporisants sont reliées à ce corps cylindrique et leurs extrémités inférieures sont reliées à des collecteurs ou corps cylindrioues inférieurs, tels due ceux représentée en 200, 202 et 204.
Ainsi, sur le côté (le droite du parcours le gaz 186, cuelques uns des tubes de parois vaporisants 162 sont reliés au collecteur 204 et d'autres, coudés pour former la paroi inclinée 206, la paroi verticale 208 et l'écran 210 de la chambre de combustion se- condaire 152 sont reliés au corps cylindrique 202.
Les tubes de parois vaporisants 207 sur le côté de gauche du parcours de gaz 184 sont reliés d'une manière similaire au collecteur 200 et au collecteur ou corps cylindrique 202 et certaines parties des tubes 207 reliés au corps cylindrinue 202 forment les sections de paroi 208 et 210, et un écran 212 pour la chambre
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option secondaire 172. Au point iL des tubes de parois 207, d'ordre pair par exemple, sont coudés de 1.lanière 2 sortir de leur alignement avec la paroi pour forcer des lumières livrant passage au courant des gaz modérateurs de température recvclés dans la chambre de rayonnement 174 du foyer de surchauffeur.
Les tubes vaporisants de la paroi séparatrice 164 sont disposés d'une manière similaire au point B pour forner des lumières entre oueloues uns de ces tubes en vue de l'entrée des gaz modérateurs recycles dans la chambre de rayonnement du foyer de surchauffeur.
Au-dessous du point B et au point C, des parties des tubes vapori- sants de rang impair par exemple de la paroi 164 sont coudées vers la droite comme c'est indiqué en 220, tandis que les tubes restants sont coudés vers la 'gauche comme c'est indioué en 222, pour former des ouvertures de communication entre les chambres de rayonnement 154 et 174. Au-dessous du point C les tubes 164 sont reliés au corps cylindrique ou collecteur 202.
Les tubes vaporisants déchargent des mélanges de vapeur et d'eau dans le corps cylindrique de vapeur et d'eau. Dans 'ce corps cylindrique, la vapeur est séparée de l'eau et la vapeur séparée passe dans le collecteur d'entrée 230 du surchauffeur primaire 180 d'où la vapeur passe par le surchauffeur primaire dans le collecteur de sortie 232. De ce dernier la vapeur passe par un régulateur- modérateur de température 234, dans lequel, sur une petite partie supérieure de toute la gamme des charges de vaporisation, de l'eau neut être injectée pour empêcher toute élévation notable de la température de la vapeur surchauffée au-delà d'une valeur prédéter- minée.
Du régulateur-modérateur de température 234 la valeur passe par les sections 178 et 176 du surchauffeur secondaire pour se rendre dans le collecteur de sortie 236 et ensuite par une canalisa- tion 238 à l'entrée de l'étage haute pression 240 d'une turbine.De la sortie 242 de cet été'se de la turbine la vapeur passe car une ca- nalisation 244 dans le collecteur d'entrée 246 du réchauffeur. De ce collecteur la valeur nasse par les tubes des sections 153 et 156
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du réchauffeur dans le collecteur de sortie 247 du réchauffeur et. ensuite par une canalisation 248 à l'entrée 250 de l'étage basse pression 252 de la turbine.
Comme dans l'exemple d'exécution de la Fig. 1,@le groupe comprend un système de recyclage des gaz pour régler les tempéra- tures de surchauffe et de rechauffe sur la majeure partie au moins de toute la gamme de charge de la vaporisation. Egalement, comme dans la forme d'exécution de la Fig. 1, ce système de recycla- ge des gaz emploie les gaz recyclés comme gaz modérateurs de tempé- rature, introduits dans la chambre de rayonnement du foyer de la surchauffe en un point situé juste en avant du surchauffeur secon- daire, le pourcentage de gaz modérateurs de température étant aug- menté lorsque la charge augmente pour maintenir les températures des gaz à l'entrée des gaz du surchauffeur dans;
les 'limites de sécurité au point de vue du métal des tubes de surchauffeur et aussi au point de vue de l'état de scorification lorsque le foyer cyclone associé est employé pour brûler un combustible formant de la scorie @ à des températures dépassent le point de fusion de la scorie. De même, dans le groupe de la Fig. 2 un pourcentage de gaz recyclés est introduit dans la chambre de combustion secondaire 152 du foyer derechauffe., le pourcentage de gaz recyclés circulant ainsi dans la chambre 152 augmentant lorsoue la charge sur le groupe diminue.
Le système de recyclage des gaz de la Fig. 2 comprend un ventilateur de gaz recyclés 260 dont l'ouïe d'entrée 262 est reliée par une conduite 264 à une lumière 266 communiquant avec 1 e par- cours de gaz 186 en un point situé juste en avant des papullons 192.
La conduite 264 communique aussi par une lumière 268 avec le par- cours de gaz 184 en un point situé juste en avant des papillons 190. La sortie 270 du ventilateur 260 communioue avec une conduite 272 possédant un branchement 274 relié à une boîte à vent 276, qui est pourvue d'une série de sorties disposées en travers de la partie la plus élevée de la paroi de droite de la chambre de com- bustion secondaire 152 et qu'on forme en repoussant hors d'aligne-
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ment des parties des tubes de parois vaporisants 162 de rang impair, par exemple.
Le courant de gaz recyclés dans le branchement de conduite 274 peut être réglé par des papillons 278 actionnés à la main ou automatiquement et le courant et la répartition des gaz introduits dans la chambre de combustion secondaire 152 peuvent être réglés par des papillons séparés (non représentés) dans les sorties de la boîte à vent 276.
Le conduit 272 possède un autre branchement 280 relié à une boite à vent 282, et une boîte à vent 284, pour l'introduction des gaz modérateurs de température dans la partie supérieure de la chambre de rayonnement 174. La boite à vent 282 est pourvue de sorties formées' entre quelques uns des tubes de paroi 207 et répar- ties sur la largeur du parcours de gaz, pour l'entrée des gaz modé- rateurs de température au point A, et une disposition similaire 'des tubes 164 de la paroi séparatrice forme une rangée de sorties de gaz de la boite à vent 284 réparties en travers de la aroi séparatrice au point B.
Le courant de ces gaz modérateurs de tem- pérature dans la chambre de rayonnement 174 peut être réglé par le fonctionnement automatique ou la manoeuvre à la main d'un papil- lon 281 établi dans le branchement 280.
REVENDICATIONS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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This invention relates to tubular type steam generator, superheater and reheaters and a method for their operation. More particularly, the invention relates to large capacity groups intended to supply steam to power generation installations with turbines operating on the basis of high pressure steam superheated to a high temperature and reheated. at a high temperature at an intermediate pressure. In the operation of such a motive power plant it is important to precisely adjust the superheat temperature and the overheating temperature.
reheats the steam supplied by a generator set and this adjustment may be necessary over a wide range of loads. In addition, efficient operation, great cacacity and low investment costs for the group
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are these factors of primary importance.
A generator, superheater and heater group
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value of the tubular type in accordance with the 'JrrfS8: 1t8 invention comprises two hearths heated separately, and provided with: vaporizing wall tubes, .of -s surfaces of overheating of the steam by conviction and of "- surface s" - "of steam heaters by convention arranged in respective gas parks from the fireplaces, and a System. for regulating the temperature of the steam, comprising a device for recycling the gases intended. to recirculate from U: 1C. ' : 3nire variable in this hearth of the gases cooled by contact with the surfaces of heat exchange by convection, the recycling of the gases in a hearth being susceptible by the reduction of the transmission of heat by radiation to the tubes of the walls of the hearth
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augJ:
1. to enter the heat available for the heat exchange by convection in the gas path leaving this house and the recirculation of the gases in the other furnace being likely to cause a reduction in the temperature of the gases at the furnace. 'inlet of the gas path from this hearth, the arrangement being such that over a certain range of loads it is possible to adjust the overheating temperature and the reheating limit when the load varies, by varying in opposite directions the gas recycling to the two foci.
In a method for operating such a group to provide live superheated steam at variable flow rates and to heat steam to an intermediate pressure and maintain @
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the tenp '-, re overheating and the reheating temperature over an entire L; .2 .- :. e' ".3 load ?, according to the invention, the rate of the fire is adjusted in the homes to satisfy
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at the request of Y3.per produced and we C. - ,.? Y1f¯E. ' the .. -cyclaes in the respective hotplates to adjust the overheating temperature and the reheating temperature.
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The invention will be described C.-c..3; ': S ¯ iter r;' 'r>' 1 with reference to the drawings partially sC: =. .ü. ' 'd "1" "' - / '",' c'PI '"the following:
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Fig. 1 is a longitudinal vertical sectional view, partially in elevation, of a generator, superheater and high pressure steam heater group where a secondary superheater and a heater are coupled in series with respect to the gas path from one of the two foci, and
Fig.
2 is a longitudinal vertical sectional view, an upper part being omitted, of another tubular steam generating and heating group for producing, superheating and reheating high pressure steam, where the heater and the superheater are fully housed within respective parallel gas paths from separately heated hearths.
The generator, superheater and steam heater group, shown in Fig. 1 of the drawings, comprises a shell. elongated vertically, of rectangular cross-section comprising front and rear walls 10 and 12 along which are arranged vertical vaporizing tubes 14 and 16, the lower ends of which are connected to a cylindrical body or a manifold 18 and the upper ends to a cylindrical body of steam and water 20.
The side walls of the shell are similar to the front and rear walls 10 and 12 and they also include vaporizing wall tubes yes are connected by suitable manifolds and fittings to the lower cylindrical body 18 and to the steam and steam cylindrical bodies. water 20.
Other vaporizing wall tubes 22 are arranged in a wall-forming alignment to form a dividing wall separating the shell into two parts which comprise a radiation chamber 24 from the reheating furnace and a radiation chamber 26 from the overheating furnace. The intermediate parts of which one of the tubes 22 of the dividing wall are bent so as to extend along the upper and lower sides 23 and 30 respectively of an arch situated at an intermediate point of the height of the group and forming protrusion
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8. Z. '= ¯'P¯'i;' 1'1..L1T 'of the radiation chamber 26.
T: ".. = i: j¯;: i: '.¯; 11'; 11-
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side of the arch, where some of the tubes 22 are offset from their alignment to form a tubular screen 23. The tops 32 of some of the tubes in the divider wall 22 form a screen extending across the path of the tubes. gases going to a convection transmission section of the gas path at the top of the group, while other tubes of the divider wall bend to the right along an inclined wall 34 at the bottom of the gas path. gas and then upwards to form a screen 36. Beyond this, these tubes extend towards fittings which connect them to the cylindrical body of steam and water, as shown.
The lower parts 40 of some of the wall tubes 14 extend along the left wall of a secondary combustion chamber 42, protrude from the gas outlet neck 44 of the combustion chamber of a cyclone hearth. 46 and then go along the bottom 48 of the secondary combustion chamber to connect to the cylindrical body or manifold 18. Further tubes 14 are bent to the right out of alignment with the wall to form parts 50 and 52 from the wall of the secondary combustion chamber 42 and then the screen of spaced tubes 54 extending across the gas outlet of this chamber. From this screen, the tubes descend as indicated at 56 towards the lower cylindrical body 18.
In the zone of the secondary combustion chamber, the wall tubes can be associated with inter-tube closures, such as those comprising refractory material for high temperatures and inter-tube lugs fixed to the tubes.
In a similar manner, on the opposite side of the shell, some of the wall tubes 16 extend at their lower parts over the neck 60 and the front wall 62 of the combustion chamber 64 of a cyclone hearth, and then descend along the wall 66 and the bottom 68 of the secondary combustion chamber 70 to reach the lower cylindrical body 18.
Other 16 wall tubes are bent to the left
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their lower end at a point just above the chamber 64 of the cyclone hearth, so as to form downwardly inclined screen tubes 72 extending across the gas outlet of the secondary combustion chamber 70 yes is intended to receive the gases from chamber 64 of the cyclone hearth. The cyclone hearth comprising chamber 64 and the cyclone hearth comprising chamber 46 are preferably of the type identified in British Patent No. 598,141.
In service, the gases coming from the cyclone hearth chamber 64 pass through the neck 60 into the secondary combustion chamber 70, rise into the radiation chamber 26 of the superheater hearth and then pass over the pipes. hanging tubes, spaces horizontally, from a secondary superheater 80.
From there, the gases pass through the spaces between the shield tubes 23 and into the upper part of the radiation chamber 24 of the heating stove. Inside this chamber, the gases coming from the superheating furnace join the gases from the reheating furnace, yes they originate in the combustion chamber of the cyclone furnace 46. The combined gases leaving the upper part of the radiation chamber 24 pass successively over the horizontally spaced tubes of a pendant heater 82, the tubes of a suspended primary superheater 84, the screen tubes 36, and the horizontally spaced vertical tubes of an economizer 86.
The primary superheater 84 has an inlet manifold 88 for receiving saturated steam from the steam and water cylindrical body 20 as a line 90. The steam leaving the outlet manifold 92 of the superheat II! ' primary passes through a pipe 94 (comprising a temperature regulator-moderator, not shown) into the inlet manifold 96 of the secondary superheater 80. From the outlet manifold 98 of the latter, the superheated steam traps through a pipe 100 at the entrance to the high pressure stage 102 of a turbine.
From the exhaust of this stage of the turbine the value passes because a pipe 104 in the glued
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The input 106 of the heater 82 and, from the outlet manifold 103 thereof, the heated steam passes through a pipe 110 at the inlet of the low pressure stage 112 of the turbine.
In operation, the cyclone hearths 46 and 64 are heated at a rate controlled to meet the steam demand by a fuel forming particulate slag, and are operated at elevated temperatures exceeding the temperature of melting of the slag contained in the fuel and in such a way that combustion is practically complete inside the cyclone fires.
The cyclone hearth chamber 64, the secondary combustion chamber 70 and the radiation chamber 26 are such that by their nature they produce gases of excessive temperature in the event of maximum flow of the group, while in the cyclone hearth chamber 46, the secondary combustion chamber 42 and the radiation chamber 24, the area of the vaporizing surfaces absorbing the heat and the arrangement of these chambers are such as to give rise to the optimum temperature of the combustion gases delivered to ensure the reheating temperature optimum in the event of maximum group production.
To coordinate and proportion the quantities of heat absorbed by superheating and reheating and the quantities of heat absorbed by vaporization, so that the temperature of the superheated steam and the temperature of the reheated steam can be maintained at predetermined values over a range of wide range of vaporization rates, a superheating control process is applied which consists of introducing recycled combustion gases at a lower temperature as this temperature moderating gas, into the radiation chamber of the superheater furnace and introducing these gas as serving gas? to adjust the transmission of heat by radiation to the vaporizing wall tubes of the secondary combustion chamber 42 and of the radiating chamber 42 of the heating stove.
Preferably, the flow of recycled gas in these different chambers is regulated according to the variations.
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load, and variations in the temperature of the superheated steam or the temperature of the reheated value to keep the temperatures of the steam close to a predetermined value or to predetermined values. For example, as the vaporization load decreases, a decreasing percentage of recycle gas is introduced as a temperature moderating gas in the upper portion of the radiation chamber 26 of the superheater furnace, and an increasing percentage of recycle gas is introduced. troduit in the secondary combustion chamber 42 of the heater hearth.
The gases recycled into the radiation chamber 26 serve to maintain the temperature of the gases at the inlet of the secondary superheater 80 within safe limits from the point of view of the metal of the superheater tubes and also from the point of view of the conditions. slag formation when a slag forming fuel is burned in the cyclone hearth chamber 64.
The gas recirculation system for producing the necessary circulation of the recyled gases comprises a fan 120, the inlet of which communicates with a branch 122 extending from the main flue 124 so as to remove part of the heating gases cooled by the passage. on the group's convection heating surfaces. The outlet 126 of the fan communicates with a duct 128 connected to a wind box 130 for recycled gases.
This windbox has a number of outlet passages between successive spaced apart tubes 40, for the flow of recycled gas from the windbox to the top of the secondary combustion chamber 42. The duct 128 also has a gas connection. temperature moderator 132 connected to a transverse wind box 134 communicating with the radiation chamber 26 by the outlets formed between the successive tubes 16. Registers or butterflies 129 and 133 which can be actuated by hand or automatically, are intended to adjusting the flow rates of recycled gas in the secondary combustion chamber 42 and in the radiation chamber 26, respectively.
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Along with the recycle gases - produced in the secondary combustion chamber 42 in a load dependent manner, which is the reverse of how the temperature moderating gases are introduced into the radiation chamber 26 , the arrangement may be such that a substantially constant load can be maintained on the fan 126 over a wide range of loads applied to the boiler.
By introducing cooled heating gases, as temperature moderating gases, into the radiation chamber 26, and increasing this current as the rate of vaporization and the rate of the fire increase, one can maintain superheat temperature degrees of 1 'of the order of 11000F (595 C) by the optimum combustion of a fuel forming slag, this combustion being carried out at high temperatures exceeding the melting temperature of the ash of the fuel.
The process also allows the combustion to be carried out in a relatively small and inexpensive furnace and with adequate control of the slagging conditions at the secondary superheater 80 in order to increase the efficiency of the group to a high value;
The group of FIG. 2 comprises a reheater hearth, the main elements of which are a cyclone hearth combustion chamber 150, a secondary combustion chamber 152, and a radiation chamber 154. The heating gases of this reheater hearth rise on the counterflow section 156 of a heater and then the parallel stream section 158 of the heater. Beyond the heater the gases pass over a relatively small economizer section 160.
These convection heating sections, as well as the radiation chamber 154, are arranged in a separate gas path, the walls of which comprise vertical vaporizing tubes, such as 162 and 164. These latter tubes form part of the wall. a separating partition yes separates the gas path indicated above from a similar parallel gas path 184 for the heating gases of the superheater furnace.
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The superheater hearth has the main elements retort a cyclone hearth combustion chamber 170, a secondary combustion chamber 172 and a radiation chamber 174.
The heater gases from the superheater furnace rise to the parallel current section 176 of a secondary superheater, and then to the countercurrent section 178 of that superheater. From there the gases rise over a bundle of tubes forming a primary superheater 180 and beyond this they break onto a large economizer section 182 in series with the economizer section 160.
The gas pressures in the superheater hearth and in the reheater hearth, and in the gas paths 184 and 186 associated with these hearths can be regulated by gas flow regulators at the outlets of the gas paths. For this purpose, registers or butterflies 190 are arranged at the outlet of the gas path 184 and registers or butterflies 192 are disposed at the outlet of the gas path 186.
The vaporizing tubes of the group of FIG. 2 are suitably connected to the fluid circulation system which may comprise a cylindrical body of steam and water similar to that shown in Fig. 1 at the top of the group.
The upper ends of the vaporizing tubes are connected to this cylindrical body and their lower ends are connected to lower manifolds or cylindrical bodies, such as those shown at 200, 202 and 204.
Thus, on the side (the right of the gas route 186, some of the vaporizing wall tubes 162 are connected to the manifold 204 and others, bent to form the inclined wall 206, the vertical wall 208 and the screen 210 of the secondary combustion chamber 152 are connected to the cylindrical body 202.
The vaporizing wall tubes 207 on the left side of the gas path 184 are connected in a similar manner to the manifold 200 and the manifold or cylindrical body 202 and parts of the tubes 207 connected to the cylindrical body 202 form the wall sections 208. and 210, and a screen 212 for the bedroom
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secondary option 172. At point iL, wall tubes 207, of even order for example, are bent at 1.lane 2 out of their alignment with the wall to force openings providing passage to the current of the temperature moderating gases recvclcled in the radiation chamber 174 of the superheater furnace.
The vaporizing tubes of the separating wall 164 are arranged in a manner similar to point B for forcing openings between oreloues one of these tubes with a view to entering the recycled moderating gases into the radiation chamber of the superheater furnace.
Below point B and at point C parts of the odd-numbered vaporizing tubes of, for example, wall 164 are bent to the right as indicated at 220, while the remaining tubes are bent towards the right. left as it is indioué in 222, to form openings of communication between the radiation chambers 154 and 174. Below point C the tubes 164 are connected to the cylindrical body or manifold 202.
The vaporizing tubes discharge mixtures of vapor and water into the cylindrical body of vapor and water. In this cylindrical body, the steam is separated from the water and the separated steam passes into the inlet manifold 230 of the primary superheater 180 from where the steam passes through the primary superheater into the outlet manifold 232. From the latter the vapor passes through a temperature moderator 234, into which over a small upper portion of the full range of vaporization loads water can not be injected to prevent any noticeable rise in temperature of the superheated vapor at beyond a predetermined value.
From the temperature regulator-moderator 234 the value passes through sections 178 and 176 of the secondary superheater to reach the outlet manifold 236 and then through a pipe 238 to the inlet of the high pressure stage 240 of a turbine. From the outlet 242 of this summer of the turbine the steam passes as a pipe 244 in the inlet manifold 246 of the heater. From this collector the value traps through the tubes of sections 153 and 156
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heater into heater outlet 247 and. then by a pipe 248 at the inlet 250 of the low pressure stage 252 of the turbine.
As in the example of execution of FIG. 1, @ The group includes a gas recirculation system for controlling the superheat and reheat temperatures over at least most of the vaporization load range. Also, as in the embodiment of FIG. 1, this gas recirculation system uses the recirculated gases as temperature moderating gases, introduced into the radiation chamber of the superheat furnace at a point just in front of the secondary superheater, the percentage of gas temperature moderators being increased as the load increases to maintain the gas temperatures as the gases enter the superheater;
the safety limits from the point of view of the metal of the superheater tubes and also from the point of view of the slag state when the associated cyclone hearth is employed to burn a slag forming fuel at temperatures above the set point. melting slag. Likewise, in the group of FIG. 2 a percentage of recycled gas is introduced into the secondary combustion chamber 152 of the reheating furnace, the percentage of recycled gas thus circulating in the chamber 152 increasing when the load on the group decreases.
The gas recirculation system of FIG. 2 comprises a recycle gas ventilator 260, the inlet mouth 262 of which is connected by a conduit 264 to a lumen 266 communicating with the gas path 186 at a point located just in front of the papullons 192.
Line 264 also communicates by lumen 268 with gas path 184 at a point just ahead of butterflies 190. Outlet 270 of fan 260 communicates with line 272 having a branch 274 connected to a windbox 276. , which is provided with a series of outlets arranged across the uppermost part of the right wall of the secondary combustion chamber 152 and which are formed by pushing out of alignment.
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ment parts of the vaporizing wall tubes 162 of odd rank, for example.
The flow of recirculated gas in line branch 274 can be controlled by hand or automatically operated throttles 278 and the flow and distribution of gases introduced into secondary combustion chamber 152 can be set by separate throttles (not shown ) in the outlets of the 276 windbox.
The duct 272 has another branch 280 connected to a wind box 282, and a wind box 284, for the introduction of the temperature moderating gases into the upper part of the radiation chamber 174. The wind box 282 is provided. outlets formed between some of the wall tubes 207 and distributed across the width of the gas path, for the inlet of the temperature moderating gases at point A, and a similar arrangement of the tubes 164 of the wall separator forms a row of gas outlets from the windbox 284 distributed across the separating aroi at point B.
The flow of these temperature moderating gases through radiation chamber 174 can be controlled by automatic operation or the manual operation of a butterfly 281 established in branch 280.
CLAIMS.
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