Cette invention concerne des appareils échangeurs de chaleur tubulaires et un procédé de fabrication de ces appareils
et elle est applicable, par exemple, à des groupes générateurs
et surchauffeurs de vapeur à haute pression de grande capacité.
Dans un tel groupe, les éléments qui le constituent
sont de grandes dimensions. Les tubes doivent présenter des parois épaisses pour résister à la haute pression voulue du fluide, et cette caractéristique implique un poids considérable des éléments tubulaires parmi lesquels se trouvent de nombreux tubes de grande longueur. Ceci vaut aussi lorsque les tubes individuels sont exécutés en aciers spéciaux très résistants et coûteux. '
Une autre caractéristique d'un tel groupe est que les tubes et d'autres parties des éléments du groupe soumises à la pression sont soudés ensemble. Ceci nécessite des vérifications, telles qu'un examen aux rayons X des soudures, ainsi que, dans beaucoup de cas, un chauffage préalable des parties à souder et
un traitement thermique des soudures postérieurement au soudage.
De telles opérations peuvent être exécutées le plus efficacement
à l'atelier, où l'on peut entretenir et manoeuvrer plus parfaitement l'appareil de vérification des soudures et 3'équipement
servant au traitement thermique.
L'appareil échangeur de chaleur tubulaire suivant la présente invention comprend un ou plusieurs faisceaux tubulaires formés de panneaux de tubes constitués chacun de tubes montés en parallèle entre un collecteur de jonction d'entrée et un collecteur de jonction de sortie, dont les axes longitudinaux se trouvent
dans le plan médian ou à proximité du plan médian du panneau de tubes, ces panneaux étant disposés côte à côte avec les collecteurs de jonction d'entrée sur une même rangée et les collecteurs de jonction de sortie sur une autre rangée, un collecteur principal d'entrée disposé transversalement à la rangée des collecteurs de jonction d'entrée et relié par des tubulures aux collecteurs
de jonction d'entrée et un collecteur principal de sortie disposé transversalement à la rangée des collecteurs de jonction
de sortie et relié par des tubulures aux collecteurs de jonction
de sortie-
L'invention comprend le procédé de fabrication des appareils décrits dans le paragraphe précédent, suivant lequel les panneaux de tubes sont fabriqués à l'atelier par soudage des tubes aux collecteurs de jonction d'entrée et de sortie et traitement thermique des panneaux, les collecteurs principaux d'entrée et de sortie et les tubulures ou des parties de celles-ci sont fabriqués
à l'atelier par soudage des tubulures ou de leurs parties aux collecteurs et traitement thermique de ces collecteurs et tubulures
ou parties de tubulures, les panneaux de tubes et les collecteurs principaux d'entrée et de sortie pourvus de leurs tubulures ou de parties de celles-ci sont assemblés à pied d'oeuvre et des soudures sont effectuées à pied d'oeuvre pour réunir les panneaux de tubes par l'intermédiaire des tubulures aux collecteurs d'entrée et de sortie.
L'invention sera décrite ci-après à titre d'exemple, avec référence aux dessins partiellement schématiques annexés, dans lesquels : <EMI ID=1.1> en coupe verticale d'un groupe générateur et surchauffeur de vapeur; Fig. 2 est une vue de détail en élévation de côté, partiellement en coupe verticale, d'un surchauffeur primaire semblable au surchauffeur primaire du groupe représenté sur la Fig. 1; Fig. 3 est une coupe verticale suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2;
<EMI ID=2.1>
verticale, d'un collecteur principal d'entrée montrant une variante du collecteur de jonction et de la tubulure de raccordement; Fig. 5 est une élévation fragmentaire vue de la droite <EMI ID=3.1> Fig. 6 est une vue détaillée du dispositif de support entre les-faisceaux tubulaires de surchauffeur de la Fig. 2, montrant la manière dont les tubes de surchauffeur sont suspendus aux tubes du ciel du parcours de gaz; Fig. 7 est une vue de côté détaillée, montrant des parties des sections tubulaires du surchauffeur de la Fig. 2 et des crochets d'assemblage pour maintenir les sections tubulaires successives à leur espacement de service, tout en permettant des déplacements longitudinaux relatifs des sections tubulaires successives résultant des variations de température.
Fig. 8 est une coupe horizontale suivant la ligne 8-8 de la Fig. 7, et Fig. 9 est une vue fragmentaire d'un collecteur de jonction et de ses tubulures de raccordement associées, montrant des dispositifs fixés aux extrémités du collecteur pour faciliter l'assemblage à pied d'oeuvre.
Comme le montre la Fig. 1 des dessins, un surchauffeur primaire 10, semblable d'une façon générale au surchauffeur primaire de la Flg. 2, est disposé en avant d'un économiseur dans
un parcours de gaz horizontal, partant de la chambre de combustion
14 du foyer chauffé par des brûleurs de combustible 16 établis de manière à débiter par des ouvertures ménagées dans la paroi
de la chambre de combustion entre des tubes de parois vaporisants s'étendant d'un collecteur inférieur 18 le long du fond 20 de
la chambre de combustion et ensuite de bas en haut le long de la paroi avant 22 jusqu'-au ciel 24 de cette chambre. De là, ces tubes se prolongent par les sections tubulaires 26 le long du ciel 24 et ensuite le long du ciel 28 du parcours de gaz horizontal dans lequel sont montés un économiseur, un surehauffeur primaire 10, ainsi qu'un surchauffeur secondaire 30 et un réchauffeur 32, les sections tubulaires 26 aboutissant à une chambre d'entrée 66 du mélange de vapeur et d'eau d'un corps cylindrique de vapeur et d'eau 46.
Les parois restantes de la chambre de combustion comprennent des tubes vaporisants verticaux semblables, les tubes des parois latérales s'élevant entre des collecteurs inférieurs, tels que le collecteur 36 et des collecteurs supérieurs tels
que le collecteur 38, qui sont reliés d'une manière appropriée
au système'de circulation de fluide du groupe générateur de vapeur par des éléments tels que la colonne descendante 40, les circulateurs 42 et 44 et autres circulateurs appropriés allant des collecteurs 38, à la chambre 66 du corps cylindrique 46.
La fig. 1 montre des rangées de tubes 50 et 52 s'élevant verticalement d'un collecteur inférieur 54 le long de la paroi arrière 56 de la-chambre de combustion. Quelques uns de ces tubes présentent des sections inclinées 58 s'étendant le long de la paroi inférieure de l'arche 60. Au delà du nez 62 de l'arche, quelques
uns de ces tubes se prolongent par des sections verticales large-ment espacées en travers de l'entrée du parcours de gaz à surchauffeur et réchauffeur en 63. Ils passent à travers le ciel 24 et se prolongent ensuite comme circulatours 64 reliés à la chambre
<EMI ID=4.1>
D'autres tubes de la série partant du collecteur 54 présentent.des sections inclinées de bas en haut 68 s'étendant le long de la paroi supérieure 70 de l'arc. De là, ces tubes s'étendent par les sections 72 le long du fond 74 du parcours des gaz. A la sortie des gaz de ce parcours, des sections prolongeant ces tubes sont disposées verticalement, comme c'est indiqué en 76. Elles s'étendent en ordre largement espacé. pour former un écran, comme c'est indiqué en 80, ._en travers d'un conduit 78 relié à un réchauffeur d'air. Au-delà de l'écran, les tubes se prolongent le long d'une paroi 82 jusqu'à la chambre 66 du corps cylindrique 46.
D'autres tubes des séries 50 et 52 partant du collecteur
54 s'étendent verticalement en travers de l'arche, comme c'est indiqué en 84. De là ils se prolongent travers le parcours
de gaz comme c'est.représenté en 86 et s'étendent ensuite comme circulateurs 88 jusqu'à la chambre 66 du corps cylindrique 46.
A l'intérieur du corps cylindrique de vapeur et d'eau
46 sont montées des rangées de séparateurs de vapeur et d'eau à:
chambre de tourbillonnement 90 tels que ceux représentés sur les <EMI ID=5.1>
90 reçoivent des mélanges de vapeur et d'eau qui sont entrés
dans la chambre d'admission 66 et séparent la vapeur de l'eau,
la vapeur séparée passant par les conduits d'amenée 92 du surchauffeur dans un collecteur d'entrée 94 du surchauffeur primaire. De ce collecteur d'entrée, la vapeur passe par les tubulures ou "cornes" 96 et 98'qui sont disposées en rangées le long du collecteur 94 et conduisent la vapeur dans des collecteurs de jonction d'entrée 104.-Des paires de ces tubulures de liaison 96 et 98 sont reliées aux extrémités opposées des collecteurs de jonction correspondants 100. Les parties supérieures des tubulures
<EMI ID=6.1> <EMI ID=7.1>
lures sont cintrées vers l'extérieur comme c'est indiqué sur les Figs. 1 et 2 de manière à ménager un espace entre le collecteur d'entrée, les tubulures 96 et 98 et les collecteurs de jonction
100, pour permettre à un soudeur d'exécuter le soudage à pied d'oeuvre des extrémités inférieures des tubulures 96 et 98 aux extré� mités des collecteurs de jonction 100.
Il existe un grand nombre de collecteurs de jonction 100 dans le surchauffeur, comme c'est indiqué clairement sur la Fig.3
du dessin, et huit sections d'entrée 102 de tubes de panneaux sont reliées à chaque collecteur de jonction 100 d'où elles s'étendent de haut en bas. Ces sections d'entrée pour chaque panneau
sont disposées sur une'seule rangée afin de pouvoir être effectivement disposées entre des tubes de ciel adjacents 26, comme c'est indiqué sur les Figs. 2 et 3. En dessous du ciel 28, quatre de ces huit tubes se prolongent sur une seule rangée en formant la première partie d'un panneau 104 et les quatre autres tubes se prolongent en formant 1 a première partie d'un autre panneau adjacent 106. De ces parties de panneaux, les tubes continuent
<EMI ID=8.1>
unique, des parties successives des panneaux étant comprises respectivement dans les faisceaux de tubes 108 et 110 de la Fig. 2 ou dans les faisceaux de tubes 112, 114 et 116 de la Fig. 1. A part
le nombre de faisceaux de tubes formés finalement par les panneaux, le surchauffeur de la Fig. 1 est en substance semblable au surchauffeur primaire de la Fig. 2.
Les sections de sortie 120 des tubes de chaque paire de panneaux adjacents 104 et 106 sont disposées en une seule rangée,
de telle sorte qu'elles peuvent être montées entre des tubes de ciel successifs 26 de la même façon que les sections d'entrée 102
des tubes de panneau, les huit tubes formant ces panneaux étant amenés dans le même alignement immédiatement en dessous du niveau du ciel 28. Les sections de sortie 120 des tubes de chaque paire de panneaux adjacents sont reliées au même collecteur de jonction 122 de sortie du surchauffeur, les collecteurs de jonction des différentes paires de panneaux étant disposés à un niveau unique <EMI ID=9.1> d'une manière semblable à la disposition des collecteurs de jonction d'entrée 100. Des collecteurs de jonction de sortie 122, la vapeur surchauffée passe par les tubulures ou "cornes" 124 et 126 qui
sont reliées aux collecteurs de jonction 122 et au collecteur de sortie 128 du surchauffeur. La disposition du collecteur 128,
des tubulures 124 et 126 et des collecteurs de jonction
<EMI ID=10.1>
et du collecteur de jonction 100. Ainsi qu'on peut le voir sur la Fig. 3, les axes longitudinaux des collecteurs de jonction 100 et
122 se trouvent entre les plans médians et à proximité des plans médians des deux panneaux associés 104 et 106..
La vapeur passe du collecteur, de sortie 128 du surchauffeur primaire par un conduit 130 au moins à un désurchauffeur
a jet 132 et ensuite de ce désurchauffeur par un conduit 134 au . moins à un collecteur d'entrée 136 d'un surchauffeur secondaire ou surchauffeur à haute température 30 comprenant des faisceaux tubu-
<EMI ID=11.1>
sections de tubes verticales couplées en série par des coudes de retour. De ces tubes, la vapeur surchauffée passe dans un collecteur de sortie 144 du surchauffeur secondaire et de là, par une canalisation 146, à l'entrée de l'étage haute pression 148 d'une turbine. La vapeur s'échappant de cet étage de la turbine
passe, par une canalisation 150 au moins, au collecteur d'entrée
152 d'un réchauffeur 32 qui consiste en un faisceau de tubes espacés horizontalement et disposés en travers de la circulation des gaz à haute température venant de la chambre de combustion 14 et comprenant chacun des sections de tubes verticaux couplées
en série par des coudes de retour. De ces tubes, la vapeur réchauf-
<EMI ID=12.1>
par une canalisation 156, à l'entrée d'un étage basse pression 158 de la turbine.
Chaque paire de panneaux 104 et 106 avec les sections
de tubes d'entrée et de sortie et les collecteurs de jonction associés 100 et 122 peut être considérée comme formant un groupe. Chacun de ces groupes est.exécuté, monté et fabriqué à l'atelier, ces opérations comprenant le soudage par rapprochement des coudes de retour tubulaires aux sections successives des tubes de panneaux, le cintrage des sections tubulaires suivant les courbures indi'quées sur le dessin, le réchauffage préalable des éléments tubulaires à souder, l'examen des soudures et le traitement thermique des soudures après soudage.
Dans la forme d'exécution des groupes de panneaux représentée sur les dessins., la fabrication à l'atelier comprend aussi des opérations similaires concernant la fixation et le soudage de chaque paire de collecteurs de jonction d'entrée et de sortie 100 et 122 aux tubes des panneaux.
Lorsqu'on tient compte des dimensions de ces groupes de panneaux qui peuvent avoir une hauteur de plus de 30 pieds
(9 mètres) et une largeur'de 20 pieds (6 mètres) ou davantage et lorsqu'on se rend compte de ce que le poids de chaque groupe, par suite de la présence du grand nombre de ses éléments tubulaires à parois épaisses peut s'élever à plus d'une tonne, on comprendra
que le surchauffeur entier avec ses ensembles de collecteurs d' entrée et de sortie comprenant les collecteurs 94 et 128 et avec
20 à 40 groupes de panneaux peuvent constituer un élément si encombrant, volumineux et lourd du générateur de vapeur complet que celui-ci ne peut pas être embarqué d'une pièce vers l'endroit où
il doit être érigé.
Chaque groupe de panneaux présente des dimensions telles qu'il peut être transporté et manipulé facilement pendant son transport de l'atelier au lieu où l'érection doit se faire et par conséquent on peut monter les différents groupes de panneaux entièrement à l'atelier et les transporter à pied d'oeuvre.
Le montage précité à l'atelier de chaque groupe de panneaux nécessite la contribution de dispositifs pour maintenir les sections de tubes adjacentes du surchauffeur dans l'alignement de travail, ces dispositifs comprenant des jeux supérieurs et inférieurs de crochets d'assemblage entre les tubes tels que ceux indiqués en
<EMI ID=13.1>
blage destinés à relier des sections de tubes adjacentes sont soudés. à celles-ci comme c'est indiqué en 168 et 170 et sont disposés de manière à maintenir les sections de tubes successives
<EMI ID=14.1>
ment de travail tout en permettant de légers mouvements relatifs entre les sections tubulaires successives par suite des variations de température:
Chaque groupe de panneaux du surchauffeur, fabriqué à l'atelier, peut aussi comprendre les dispositifs de fixation et
de support indiqués sur les Figs. 2 et 6. Ces dispositifs comprennent, pour chaque panneau, une construction comportant une ou plusieurs plaques 180 soudées à un coude de retour 186. La ou les plaques peuvent affecter une forme en U et être pourvues d'une broche ou tige 188 .passant dans la partie médiane de ces plaques et dans un oeillet ou crochet de suspension intermédiaire 190 de manière à relier les plaques de différents coudes de retour et former un support au moyen de l'oeillet ou crochet de suspension par lequel le groupe de panneaux est fixé aux tubes de ciel 26
par l'intermédiaire d'une pièce en acier 192.
' -Lorsque les groupes de. panneaux fabriqués à l'atelier sont arrivés à pied d'oeuvre, on les place dans les positions relatives uniformément espacées et intimement rapprochées qu'ils doivent occuper.-:en service, comme c'est indiqué sur la Fig. 3
des dessins. Cette phase de montage peut comprendre l'installation de dispositifs de support temporaires des panneaux qui peuvent être enlevés après que les groupes de collecteurs
d'entrée et de sortie du surchauffeur fabriqués à l'atelier avec leurs raccords tubulaires 96, 98, 124, 126 ont.été placés dans
les positions qu'ils doivent occuper en service par rapport aux groupes de panneaux indiqués sur les Figs. 2 et 3 ,et que les <EMI ID=15.1>
soudés aux collecteurs de jonction 100 et 122.
Les opérations effectuées à pied d'oeuvre comprennent avantageusement 1-%emploi de dispositifs de support et d'alignement temporaires des panneaux, tels que ceux indiqués sur la Fig. 9.
Ces dispositifs comprennent des tronçons de demi-tubes 220 et
222, fixés aux extrémités de chaque collecteur de jonction 100
par des vis à tête 224 et 226 soudées aux extrémités des collecteurs et maintenues sur ceux-ci par le serrage des écrous 228 et 230 sur
<EMI ID=16.1>
utilisés pour placer chaque collecteur de jonction dans le même alignement que les extrémités des tubulures de raccordement 96 et
<EMI ID=17.1>
C2S tronçons de demi-tubes facilitent aussi le montage à pied d'oeuvre du groupe générateur. Ceci peut être illustré par
la considération que chaque groupe de collecteur de surchauffeur comprenant un collecteur tel que celui représenté en 94 avec ses tubulures de raccordement 96 et 98, est maintenu dans une position élevée et que les groupes successifs de panneaux avec leurs tronçons de demi-tubes 220 et 222 sont élevés dans une position telle
que les parties les plus basses des tronçons se trouvent au-dessus. des extrémités inférieures des tubulures de raccordement 96 et 98. Le groupe de panneaux peut alors être déplacé latéralement de telle façon que les extrémités saillantes des tronçons de demi-tubes reposent sur les extrémités inférieures de même alignement des tubulures de raccordement 96 et 98, alignant ainsi ces tubes et
le collecteur de fonction et les Maintenant, ou presque, dans leurs positions de travail relatives pour faciliter- le soudage à. pied d'oeuvre qui réunit les extrémités du collecteur de jonction aux extrémités juxtaposées des tubulures 96 et 98. Des tronçons de demitubes semblables sont placés sur les collecteurs de jonction 122 pour coopérer avec les tubulures c.e raccordement 124 et 126.
Lorsque les collecteurs de jonction des différentes paires de panneaux de tubes ont été soudés aux tubulures de raccordement
96, 98 ou 124, 126, les collecteurs d'entrée et de sortie sont reliés temporairement mais rigidement par de fortes entretoises
et le surchauffeur entier, pesant plusieurs dizaines de tonnes,
est élevé dans sa position de travail qui peut se trouver à 100 pieds (30 mètres) ou davantage au-dessus du niveau du sol. Après
que le surchauffeur entier a été amené dans sa position de travail, il est fixé d'une manière permanente à une charpente appropriée
en acier, et mis ensuite en circuit avec d'autres éléments du
groupe générateur de vapeur, comme il a été indiqué précédemment.
La forme arquée des tubulures de raccordement favorise
les conditions d'équilibre de l'écoulement du fluide et l'état d'équilibre des efforts par rapport au support des panneaux tubulaires du surchauffeur* Cette disposition des tubulures entre les collecteurs d'entrée et de sortie et les collecteurs de jonction ménage aussi entre ces éléments un espace suffisant pour
permettre à un soudeur de travailler dans cet espace pour exécuter les opérations de soudage et de montage à pied d'oeuvre.
En.se référant encore à la disposition des agrégats de collecteurs d'entrée et de sortie fabriqués à l'atelier, comprenant d'une part le collecteur d'entrée 94 et ses tubulures 96 et 98
et d'autre part, le collecteur de sortie 128 et ses rangées
de tubulures 124.et 126, on comprendra que dans certaines circonstances chaque collecteur de jonction 100 ou 122 peut n'avoir qu'une seule tubulure de raccordement de telle sorte que le nombre de tubulures nécessaire est réduit de moitié. Dans ce cas, si l'on considère, par exemple, les collecteurs de jonction 100, les tubulures de raccordement 96 et les tubulures de raccordement 98 sont
de préférence raccordées à des collecteurs de jonction différents aux extrémités opposées de ceux-ci,.les tubulures 96 et 98 le long du collecteur 94 étant reliées à des collecteurs de jonction d'ordre alterné. Ainsi, le premier collecteur de jonction 100 peut être pourvu d'une tubulure 98 qui y est fixée à son extrémité de droite
This invention relates to tubular heat exchange apparatuses and a method of manufacturing such apparatus.
and it is applicable, for example, to generator groups
and large capacity high pressure steam superheaters.
In such a group, the elements that constitute it
are large in size. The tubes must have thick walls to withstand the desired high pressure of the fluid, and this characteristic implies a considerable weight of the tubular elements among which are many tubes of great length. This also applies when the individual tubes are made of very resistant and expensive special steels. '
Another feature of such a group is that the tubes and other parts of the elements of the group subjected to pressure are welded together. This requires checks, such as x-ray examination of the welds, as well as, in many cases, pre-heating of the parts to be welded and
heat treatment of the welds after welding.
Such operations can be performed most efficiently
in the workshop, where it is possible to maintain and operate more perfectly the weld checking apparatus and the equipment
used for heat treatment.
The tubular heat exchanger apparatus according to the present invention comprises one or more tubular bundles formed from panels of tubes each consisting of tubes mounted in parallel between an inlet junction manifold and an outlet junction manifold, the longitudinal axes of which are aligned. find
in the median plane or near the median plane of the tube panel, these panels being arranged side by side with the inlet junction manifolds on the same row and the outlet junction manifolds on another row, a main manifold d 'inlet arranged transversely to the row of inlet junction manifolds and connected by pipes to the manifolds
inlet junction and a main outlet manifold arranged transversely to the row of junction manifolds
outlet and connected by pipes to the junction manifolds
Release-
The invention comprises the method of manufacturing the devices described in the previous paragraph, according to which the tube panels are manufactured in the workshop by welding the tubes to the inlet and outlet junction manifolds and heat treatment of the panels, the collectors main inlet and outlet and tubing or parts thereof are manufactured
in the workshop by welding the pipes or their parts to the manifolds and heat treatment of these manifolds and pipes
or parts of pipes, the tube panels and the main inlet and outlet manifolds provided with their pipes or parts thereof are assembled on the job and welds are made on the job to join the tube panels through the pipes at the inlet and outlet manifolds.
The invention will be described below by way of example, with reference to the attached partially schematic drawings, in which: <EMI ID = 1.1> in vertical section of a steam generator and superheater unit; Fig. 2 is a detail side elevational view, partially in vertical section, of a primary superheater similar to the primary superheater of the group shown in FIG. 1; Fig. 3 is a vertical section taken on line 3-3 of FIG. 2;
<EMI ID = 2.1>
vertical, of a main inlet manifold showing a variant of the junction manifold and the connection pipe; Fig. 5 is a fragmentary elevation seen from the right <EMI ID = 3.1> FIG. 6 is a detailed view of the support device between the superheater tube bundles of FIG. 2, showing how the superheater tubes are suspended from the overhead tubes of the gas path; Fig. 7 is a detailed side view, showing parts of the tubular sections of the superheater of FIG. 2 and assembly hooks for maintaining the successive tubular sections at their service spacing, while allowing relative longitudinal displacements of the successive tubular sections resulting from temperature variations.
Fig. 8 is a horizontal section taken along line 8-8 of FIG. 7, and Fig. 9 is a fragmentary view of a junction manifold and its associated connection pipes, showing devices attached to the ends of the manifold to facilitate on-the-job assembly.
As shown in Fig. 1 of the drawings, a primary superheater 10, generally similar to the primary superheater of Flg. 2, is arranged in front of an economizer in
a horizontal gas path from the combustion chamber
14 of the hearth heated by fuel burners 16 established so as to deliver through openings in the wall
of the combustion chamber between vaporizing wall tubes extending from a lower manifold 18 along the bottom 20 of
the combustion chamber and then from bottom to top along the front wall 22 to the sky 24 of this chamber. From there, these tubes are extended by the tubular sections 26 along the sky 24 and then along the sky 28 of the horizontal gas path in which are mounted an economizer, a primary overheater 10, as well as a secondary superheater 30 and a heater 32, the tubular sections 26 leading to an inlet chamber 66 for the mixture of steam and water from a cylindrical body of steam and water 46.
The remaining walls of the combustion chamber include similar vertical vaporizing tubes, with the sidewall tubes rising between lower manifolds, such as manifold 36, and upper manifolds such as.
as the collector 38, which are connected in a suitable manner
to the fluid circulation system of the steam generator group by elements such as the downcomer 40, the circulators 42 and 44 and other suitable circulators going from the manifolds 38, to the chamber 66 of the cylindrical body 46.
Fig. 1 shows rows of tubes 50 and 52 rising vertically from a lower manifold 54 along the rear wall 56 of the combustion chamber. A few of these tubes have angled sections 58 extending along the bottom wall of arch 60. Beyond nose 62 of the arch a few
some of these tubes are extended by wide-spaced vertical sections across the inlet of the superheater and reheater gas path at 63. They pass through the sky 24 and then extend as circulators 64 connected to the chamber
<EMI ID = 4.1>
Other tubes in the series extending from manifold 54 have downward sloping sections 68 extending along top wall 70 of the arch. From there, these tubes extend through sections 72 along the bottom 74 of the gas path. At the outlet of the gases from this path, sections extending these tubes are arranged vertically, as indicated at 76. They extend in widely spaced order. to form a screen, as indicated at 80, ._en through a duct 78 connected to an air heater. Beyond the screen, the tubes extend along a wall 82 to the chamber 66 of the cylindrical body 46.
Other 50 and 52 series tubes starting from the manifold
54 extend vertically across the arch, as indicated at 84. From there they extend across the course
gas as shown at 86 and then extend as circulators 88 to chamber 66 of cylindrical body 46.
Inside the cylindrical body of steam and water
46 are mounted rows of steam and water separators at:
vortex chamber 90 such as those shown on <EMI ID = 5.1>
90 receive mixtures of steam and water that entered
in the inlet chamber 66 and separate the steam from the water,
the separated steam passing through the supply ducts 92 of the superheater into an inlet manifold 94 of the primary superheater. From this inlet manifold, the steam passes through the pipes or "horns" 96 and 98 'which are arranged in rows along the manifold 94 and conduct the steam into inlet junction manifolds 104. Pairs of these connecting pipes 96 and 98 are connected to opposite ends of the corresponding junction manifolds 100. The upper parts of the pipes
<EMI ID = 6.1> <EMI ID = 7.1>
lures are bent outwards as shown in Figs. 1 and 2 so as to leave a space between the inlet manifold, the pipes 96 and 98 and the junction manifolds
100, to enable a welder to perform on-site welding of the lower ends of tubing 96 and 98 at the ends. mites of junction manifolds 100.
There are a large number of junction manifolds 100 in the superheater, as clearly shown in Fig. 3
of the drawing, and eight inlet sections 102 of panel tubes connect to each junction manifold 100 from where they extend from top to bottom. These entry sections for each panel
are arranged in a single row in order to be able to be effectively arranged between adjacent sky tubes 26, as indicated in Figs. 2 and 3. Below the sky 28, four of these eight tubes extend in a single row forming the first part of a panel 104 and the other four tubes extend by forming the first part of another adjacent panel. 106. From these parts of panels, the tubes continue
<EMI ID = 8.1>
single, successive parts of the panels being respectively included in the bundles of tubes 108 and 110 of FIG. 2 or in the tube bundles 112, 114 and 116 of FIG. 1. Apart
the number of tube bundles finally formed by the panels, the superheater of FIG. 1 is substantially similar to the primary superheater of FIG. 2.
The outlet sections 120 of the tubes of each pair of adjacent panels 104 and 106 are arranged in a single row,
so that they can be mounted between successive sky tubes 26 in the same way as the inlet sections 102
panel tubes, the eight tubes forming these panels being brought into the same alignment immediately below sky level 28. The outlet sections 120 of the tubes of each pair of adjacent panels are connected to the same junction manifold 122 of the output of the panel. superheater, the junction collectors of the different pairs of panels being arranged at a single level <EMI ID = 9.1> in a similar manner to the arrangement of the inlet junction collectors 100. Of the outlet junction collectors 122, the steam overheated passes through the tubes or "horns" 124 and 126 which
are connected to the junction manifolds 122 and to the output manifold 128 of the superheater. The arrangement of the collector 128,
pipes 124 and 126 and junction manifolds
<EMI ID = 10.1>
and the junction manifold 100. As can be seen in FIG. 3, the longitudinal axes of the junction manifolds 100 and
122 lie between the median planes and near the median planes of the two associated panels 104 and 106 ..
The steam passes from the manifold, outlet 128 of the primary superheater through a duct 130 at least to a desuperheater
a jet 132 and then this desuperheater through a conduit 134 to. less to an inlet manifold 136 of a secondary superheater or high temperature superheater 30 comprising tube bundles.
<EMI ID = 11.1>
vertical pipe sections coupled in series by return elbows. From these tubes, the superheated steam passes into an outlet manifold 144 of the secondary superheater and from there, through a pipe 146, to the inlet of the high pressure stage 148 of a turbine. Steam escaping from this stage of the turbine
passes, through a pipe at least 150, to the inlet manifold
152 of a heater 32 which consists of a bundle of horizontally spaced tubes disposed across the flow of high temperature gases from combustion chamber 14 and each including vertical tube sections coupled
in series by return elbows. From these tubes, the steam warms
<EMI ID = 12.1>
via a pipe 156, at the inlet of a low pressure stage 158 of the turbine.
Each pair of panels 104 and 106 with sections
inlet and outlet tubes and the associated junction manifolds 100 and 122 can be viewed as forming a group. Each of these groups is executed, assembled and manufactured in the workshop, these operations comprising the welding by approximation of the tubular return elbows to the successive sections of the panel tubes, the bending of the tubular sections according to the curvatures indicated in the drawing , the preliminary heating of the tubular elements to be welded, the examination of the welds and the heat treatment of the welds after welding.
In the embodiment of the panel groups shown in the drawings, the shop fabrication also includes similar operations relating to the attachment and welding of each pair of inlet and outlet junction manifolds 100 and 122 to the panel tubes.
When taking into account the dimensions of these groups of panels which may be more than 30 feet high
(9 meters) and a width of 20 feet (6 meters) or more and when one realizes that the weight of each group, owing to the presence of the large number of its thick-walled tubular elements, may s 'raise to more than a ton, we will understand
that the entire superheater with its sets of inlet and outlet manifolds including manifolds 94 and 128 and with
20 to 40 groups of panels can constitute such a bulky, bulky and heavy part of the complete steam generator that it cannot be carried from one room to where
it must be erected.
Each group of panels has dimensions such that it can be transported and handled easily during transport from the workshop to the place where erection is to be done and therefore the different groups of panels can be assembled entirely in the workshop and transport them to the job.
The aforementioned assembly in the workshop of each group of panels requires the contribution of devices to keep the adjacent tube sections of the superheater in working alignment, these devices comprising upper and lower sets of assembly hooks between the tubes such than those indicated in
<EMI ID = 13.1>
bolts intended to connect adjacent pipe sections are welded. to these as indicated at 168 and 170 and are arranged so as to maintain the successive tube sections
<EMI ID = 14.1>
working while allowing slight relative movements between the successive tubular sections as a result of temperature variations:
Each group of superheater panels, manufactured in the workshop, may also include the fasteners and
support shown in Figs. 2 and 6. These devices comprise, for each panel, a construction comprising one or more plates 180 welded to a return elbow 186. The plate (s) may have a U-shape and be provided with a pin or rod 188 passing through. in the middle part of these plates and in an eyelet or intermediate suspension hook 190 so as to connect the plates of different return bends and form a support by means of the eyelet or suspension hook by which the group of panels is fixed to the sky tubes 26
via a 192 steel piece.
'-When groups of. panels manufactured in the workshop have arrived on site, they are placed in the relative positions uniformly spaced and intimately close together that they must occupy .-: in service, as shown in Fig. 3
drawings. This assembly phase may include the installation of temporary support devices for the panels which can be removed after the groups of collectors
inlet and outlet of the superheater manufactured in the workshop with their tubular connectors 96, 98, 124, 126 were placed in
the positions which they must occupy in service with respect to the groups of panels indicated in Figs. 2 and 3, and that the <EMI ID = 15.1>
welded to the junction manifolds 100 and 122.
The on-the-job operations advantageously include the use of temporary panel support and alignment devices, such as those shown in FIG. 9.
These devices include sections of half-tubes 220 and
222, attached to the ends of each junction manifold 100
by head screws 224 and 226 welded to the ends of the manifolds and held on them by tightening the nuts 228 and 230 on
<EMI ID = 16.1>
used to place each junction manifold in the same alignment as the ends of the connecting pipes 96 and
<EMI ID = 17.1>
C2S sections of half-tubes also facilitate the on-site assembly of the generator group. This can be illustrated by
the consideration that each group of superheater manifold comprising a manifold such as that shown at 94 with its connection pipes 96 and 98, is kept in an elevated position and that the successive groups of panels with their sections of half-tubes 220 and 222 are raised in such a position
that the lower parts of the sections are above. of the lower ends of the connecting pipes 96 and 98. The group of panels can then be moved laterally so that the protruding ends of the half-tube sections rest on the lower ends of the connecting pipes 96 and 98 in the same alignment, aligning so these tubes and
the function manifold and now, or almost, in their relative working positions to facilitate welding to. footing which brings together the ends of the junction manifold at the juxtaposed ends of the pipes 96 and 98. Similar half-tube sections are placed on the junction manifolds 122 to cooperate with the connecting pipes 124 and 126.
When the junction manifolds of the different pairs of tube panels have been welded to the connecting pipes
96, 98 or 124, 126, the inlet and outlet manifolds are temporarily but rigidly connected by strong spacers
and the entire superheater, weighing several tens of tons,
is elevated in its working position which can be 100 feet (30 meters) or more above ground level. After
that the entire superheater has been brought into its working position, it is permanently attached to a suitable frame
steel, and then put in circuit with other elements of the
steam generator group, as previously indicated.
The arched shape of the connection pipes promotes
the equilibrium conditions of the fluid flow and the state of equilibrium of the forces with respect to the support of the tubular panels of the superheater * This arrangement of the pipes between the inlet and outlet manifolds and the junction manifolds also between these elements sufficient space to
allow a welder to work in this space to perform on-site welding and assembly operations.
Referring again to the arrangement of the aggregates of inlet and outlet manifolds manufactured in the workshop, comprising on the one hand the inlet manifold 94 and its pipes 96 and 98
and on the other hand, the output manifold 128 and its rows
of pipes 124. and 126, it will be understood that in certain circumstances each junction manifold 100 or 122 may have only one connecting pipe so that the number of pipes required is reduced by half. In this case, if we consider, for example, the junction manifolds 100, the connection pipes 96 and the connection pipes 98 are
preferably connected to different junction manifolds at opposite ends thereof, the pipes 96 and 98 along the manifold 94 being connected to alternating order junction manifolds. Thus, the first junction manifold 100 can be provided with a pipe 98 which is attached to it at its right end.