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Cette invention concerne des chaudières tubulaires et plus particulièrement des chaudières de grande capacité chauffées au combustible pulvérisé et destinées à produire de la vapeur à haute pression et haute température. Lorsqu'une telle chaudière est chauf- fée au moyen de combustible à faible teneur en matières volatiles, l'emploi de brûleurs débitant vers le bas est avantageux car on obtient ainsi un long parcours de flamme laissant le temps nécessaire à une combustion complète.
Dans le cas d'une chaudière de capacité modérée possédant une chambre de combustion dont les parois sont garnies de tubes de chauffe du fluide, un refroidissement effectif de la flamme est produit par rayonne¯'lent non seulement à la paroi avant, c'est-à-dire
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la paroi pourvue de l'arche, d'où les brûleurs débitent, mais ausl aux parois latérales et des températures indésirablement élevées sont par conséquent évitées dans la chambre de combustion.
Toutefois lorsque, la capacité de la chaudière et la largeur de la chambre de combustion augmentent, le refroidissement de la flamme par rayonnement aux parois latérales dans une zone de combustion espacée de ces parois est réduit dans une telle mesure que la température dans cette zone dépasse la température de fusion de la cendre du combustible. Il en résulte que des particules de combustible tendent à s'enrober dans la scorie en fusion de telle sorte que la combustion de ces particules est retardée ou empêchée et qu'il s'ensuit une perte sérieuse de carbone et une notable réduction du rendement.
Une chaudière tubulaire suivant la présente invention possède une chambre de combustion dont les parois ou limites sont garnies de tubes de chauffe de fluide et qui comprend une paire de parois verticales opposées présentant respectivement des arches qui s'étendent l'une vers l'autre de manière'à former à la parties supérieure de la chambre de combustion une section d e profondeur réduite, au moins une cloison séparatrice pourvue de tubes de chauffe de fluide, subdivisant la chambre et s'étendant transversalement aux arches établies entre les dites parois opposées, des brûleurs à combustible pulvérisé, agencés pour débiter de haut en bas dans la chambre-de combustion depuis chaque arche et de part et d'autre de la ou de chaque cloison séparatrice, et des surfaces d'échange de chaleur dans un parcours de gaz partant de la chambre de combustion.
L'invention sera décrite ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins très schématiques annexés, dans lesquels:
Figure 1 est une vue en élévation de côté,partiellement en coupe, verticale d'une chaudière tubulaire destinée à la production de vapeur, et
Figures 2 et 3 sont des vues en coupe verticale et en
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coupe horizontale respectivement suivant les lignes II - II et III III de la figure 1, certaines parties étant omises dans chacune de ces figures.
Comme le montrent les dessins, une chambre de combustion 1, qui présente une section transversale horizontale rectangulaire, est délimitée par des parois avant et arrière 3 et 5, respectivement présentant des arches 7 et 9 dont la première 7 s'étend vers 1' -arrière et la seconde 9 vers l'avant de telle sorte que la profondeur de la chambre de combustion dans sa partie supérieure ou section de rayonnement 11 est égale au tiers environ de celle de sa partie inférieure 13, et par des parois latérales 15 et 17 verticales sur la majeure partie de leur hauteur, mais comprenant à leurs extrémités inférieures des sections inclinées vers l'intérieur 19 et 21, respectivement.
La chambre de combustion 1 est également divisée en des sections de chambre à combustion 23 et 25 par une cloison séparatrice 27 qui s'étend sur la majeure partie de sa hauteur parallèlement aux parois 15 et 17, mais comprend à son extrémité inférieure des sections inclinées vers l'extérieur 29 et 31 qui forment respectivement avec les sections 19 et 21 des parois latérales 15 et 17, les parties inférieures en forme de trémies 33 et 35 des sections de chambre 23 et 25 possédant des goulots de décharge 32 et 34 s'étendant parallèlement à la cloison séparatrice 27.
La chambre de combustion 1 est chauffée à la paroi avant 3 et à la paroi arrière 5 par des groupes respectifs de brûleurs à combustible pulvérisé de faible teneur en matières volatiles 37 et 39 du type non tourbillonnant qui sont disposés de façon à débiter vers le bas dans la chambre de combustion 1 depuis les faces inférieures des arches 7 et 9.
La chambre de combustion 1 est refroidie par des tubes de paroi vaporisants; les tubes de parois qui garnissent une partie inférieure de la paroi avant 3 s'étendent de bas en haut d'un collecteur inférieur 41 à un collecteur 43 disposé au niveau de
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l'arche 7. Du collecteur 43 les tubes vaporisants s'étendent vers l'arrière le long de l'arche 7 et de là verticalement de bas en haut, le long d'une partie supérieure 3, les tubes de rang impair étant cintrés à leurs extrémités supérieures de manière à sortir du plan de la paroi et étant raccordés à un collecteur 45, tandis que les tubes de rang pair restants passent verticalement à travers le ciel 47 de la chaudière pour se raccorder à un collecteur 49.
Les tubes vaporisants qui garnissent la paroi arrière 5 de la chambre 1 s'étendent de bas en haut, d'un collecteur inférieur 51 à un collecteur intermédiaire 53 disposé au niveau de l'arche 9.
Du collecteur 53, quelques tubes s'étendent vers l'avant pour garnir l'arche 9 et ensuite verticalement.de bas en haut pour former la paroi arrière 5 de la partie supérieure ou section de rayonnement 11. de profondeur réduite, de la chambre 1. A l'extrémité supérieure de la section de rayonnement 11, les tubes qui garnissent la paroi arrière 5 s'étendent vers l'arrière de bas en haut pour garnir le fond d'un parcours latéral 55 qui part de l'extrémité supérieure de la chambre 1 vers l'arrière.
Les tubes qui garnissent le fond du parcours latéral 55 s'étendent verticalement de l'.extrémité supérieure du fond pour former un écran tubulaire 57 en travers du parcours latéral 55, les tubes à l'extrémité supérieure de l'écran tubulaire étant cintrés vers l'avant pour garnir le ciel 47 de la chambre 1 et étant raccordés à leurs extrémités avant au collecteur 45. Un autre groupe de tubes s'étend verticalement de bas en haut depuis le collecteur 53 entre les tubes de l'écran tubulaire 57 et vers l'avant au-dessus du ciel 47 de la chambre 1 pour se raccorder au collecteur 45. Des groupes de tubes vaporisants garnissant les parois latérales 15 et 17 de la chambre 1 partent respectivement des collecteurs 59 et 61 vers le haut.
Les tubes avant du groupe de tubes qui garnissent la paroi 15 s'élèvent du collecteur inférieur 59 le long de la section inclinée vers l'intérieur 19 de cette paroi et ensuite verticalesien- vers un collecteur intermédiaire 63 disposé au-dessus du ni-
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veau de l'arche 7, tandis que les tubes restants , en arrière de l'arche 7, du groupe de tubes garnissant la paroi 15 s'étendent de bas en haut le long de la section de paroi inclinée vers l'inté- rieur 19 de la paroi 15 et ensuite verticalement le long de la paroi 15 jusqu'à un collecteur supérieur 65 disposé au-dessus du niveau du ciel 47 de la chambre 1.
D'une manière similaire, les tubes avant du groupe de tubes garnissant la paroi 17 s'étendent de bas en haut depuis le collecteur 61 le long de la section inclinée vers l'intérieur 19 de la paroi 15 jusqu'à un collecteur intermédiaire (non représenté) s'étendant parallèlement du collecteur 63 et au même niveau que celui-ci, tandis que les tubes restants du groupe de tubes garnissant la paroi latérale 17 s'étendent du collecteur inférieur 61 le long de la section inclinée vers 1* intérieur 21 de la paroi et ensuite verticalement de bas en haut le long de la paroi 17, à un collecteur supérieur 67 disposé parallèlement au collecteur 65,
La cloison séparatrice 27 comprend des groupes de tubes dent l'un s'élève du collecteur inférieur 69 pour former la section de paroi 29 inclinée vers l'extérieur à l'extrémité inférieure de la paroi formant un coté de la partie en trémie 33 de la section de chambre 23 et dont l'autre s'élève du collecteur inférieur 71 pour garnir la section de paroi inclinée vers l'extérieur 31 qui forme un côté de la partie en trémie 35 de la section 25 de la chambre.
Aux extrémités supérieures des sections 29 et 31, les tubes qui garnissent ces sections sont recourbées dans la plan de la cloison séparatrice 27 et parmi ces tubes ceux qui se trouvent en avant s'élèvent verticalement jusqu'à un collecteur (non représenté) disposé parallèlement au collecteur 63 et au même niveau que ce collecteur associé arec tubes avant garnissant la paroi 15, tandis que les tubes restants, en arrière de l'arche 7, s'élèvent verticale .lient jusqu'à un collecteur supérieur 73 disposé parallèlement aux collecteurs 65 et 67 et au même niveau que ceux-ci et divisent le urcours latéral 55 en sections de parcours de gaz 54 et 56 respec-
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tivement, communiquant avec les sections 23 et 25 de la chambre de combustion.
Les tubes vaporisants qui garnissent les parois de la chambre de combustion 1 et constituent la cloison séparatrice 27 sont en majeure partie nus, mais ces tubes sont recouverts de matière réfractaire dans une zone qui s'étend vers le bas depuis les arches 7 et 9 et comportent celles-ci, jusqu'à un niveau situé un peu au-dessus des parties en forme de trémies 33 et 35 des sections 23 et 25 de la chambre de combustion et est interrompue sur certaines aires des parois 15, 17 et 27 telles que l'aire 36 de la paroi 15, qui s'étendent vers le bas à partir du niveau des extrémités internes des arches 7 et 9 et entre ces extrémités internes jusqu'à un niveau situé un peu au-dessus de celui des rangées de lu- mières d'air tertiaire décrites ci-après.
La zone de matière réfrac- taire favorise l'allumage et la combustion rapide du combustible débité par les brûleurs 37 et 39.
Les tubes de paroi vaporisants de la chambre de combustion 1 et de la cloison séparatrice 27 sont raccordés d'une manière connue au système circulatoire de la chaudière, qui comprend un corps cylindrique supérieur de vapeur et d'eau 75 disposé parallèlement à la paroi avant 3 et contenant des dispositifs séparateurs de vapeur et d'eau (non représentés) de forme' connue. Ainsi, des colonnes de descente 77 partant du corps cylindrique 75 sont reliées d'une manière connue par des raccordements (non représentés) aux collecteurs inférieurs 41, 51, 59, 61, 69 et.71, tandis que des raccordements appropriés sont prévus entre des collecteurs intermédiaires, tels que les collecteurs 43 et 63, des collecteurs supérieurs tels que les collecteurs 45, 49, 65, 67 et 73 et le corps cyclindrique 75. Ainsi, par exemple,
sur la figure 1, on a représenté comme aboutissant au corps cylindrique 75, des conduits de raccordement 79 -venant du collecteur 63, des conduits de raccordement 81, veiant du collecteur 43, des conduits de raccordement 83 venant du collecteur 45, des conduits de raccordement 85 venant du collec-
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teur 49 et des conduits de raccordement 87 venant du collecteur 65.
Du corps cylindrique à vapeur et eau 75 des conduites de raccordement de vapeur 89 sont reliées à un collecteur 91 disposé parallèlement au corps cylindrique 75 et du collecteur 91 partent des tubes du surchauffe de la vapeur qui garnissant le ciel 93, la paroi arrière 95 et le fond 97, en arrière de l'écran tubulaire 57 et sont reliés à un collecteur 99 disposé parallèlement au collecteur 91.Au-dessus du parcours descendant 137 les tubes de surchauffe sont disposés en deux rangées de manière à former un espace pour la circulation des gaz. Le collecteur 99 est relié à trois collecteurs parallèles disposés au niveau du collecteur 99 et perpendiculaires à celui-ci.
De ces trois collecteurs, dont on n'a représente que le collecteur 101, des tubes de vapeur s'élèvent verti- calement pour garnir les parois latérales du parcours latéral 55 Immédiatement à l'arrière de l'écran tubulaire 57 et pour former un prolongement postérieur 103 de la cloison séparatrice 27, qui sert à former des prolongements 102 et 104 du parcours de gaz, partant respectivement des sections 23 et 25 de la chambre de combustion par 1* intermédiaire des sections de parcours de gaz 54 et 56 du parcours latéral 55,
A leurs extrémités supérieures les tubes partant du collecteur 101 et les collecteurs montés en parallèle avec eux sont reliés aux sections avant des trois collecteurs parallèles disposés au-dessus du ciel 93 du parcours 55 et dont on n'a représenté que le collecteur 105. En arrière du collecteur 99 des tubes garnissant les parois latérales et contribuant à former le prolongement de cloison 103 du parcours latéral 55 se'tendent entre des sections arrière respectives du collecteur 105 et les collecteurs montés en parallèle sur ceux-ci et des sections avant de trois collecteurs parallèles disposés un peu au-dessus du collecteur 99 et dont on n'a représenté que le collecteur 107 auquel les tubes partant du collecteur 105 sont reliés.
Des sections ar- rière respectives du collecteur 107 et des collecteurs montés en parallèle avec celui-ci, des tubes s'élèvent verticalement pour
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garnir les parties postérieures des parois latérales du parcours latéral 55 et contribuer à former le prolongement 103 de la cloison séparatrice, les tubes qui partent du collecteur 107 se raccordant par leurs extrémités supérieures à une section arrière 109 du collecteur 105 et les tubes qui partent des collecteurs montés en parallèle avec le collecteur 107 se raccordant par leurs extrémités supérieures à des sections arrière'correspondantes des collecteurs disposés en parallèle avec le collecteur 105.
De ces sections arrière de collecteurs, des conduits de raccordement sont reliés à un collecteur d'entrée 111 d'un surchauffeur primaire 113 du type à tubes sinueux pendants 113 disposé dans le prolongement 102 de la section 54 du parcours de gaz en arrière de l'écran tubulaire 57.
Un collecteur de sortie 115 du surchauffeur primaire 113 est relié à un collecteur d'entrée 117 d'un surchauffeur à rayonnement suspendu 119 comprenant des plateaux ou panneaux tubulaires 121 séparés par des distances relativement grandes en travers de la largeur de la chambre de combustion 1 à l'extrémité supérieure de celle-ci et immédiatement en avant du parcours latéral 55 et branchés entre un collecteur d'entrée 117 et un collecteur de sortie 123. De ce collecteur de sortie 123, la vapeur surchauffée est conduite par l'intermédiaire d'un désurchauffeur de vapeur de type connu (non, représenté) à un collecteur d'entrée 125 d'un surchauffeur secondaire 127 de type à tube sinueux, pendant, disposé dans la section 54 du parcours de gaz entre l'écran tubulaire 57 et le surchauffeur à rayonnement 119.
D'un collecteur de sortie 129 du surchauffeur secondaire 127 la vapeur surchauffée est conduite à une turbine associée.
Un réchauffeur 131 du type à tube sinueux pendant est prévu et comprend des sections 133 et 135, dont la section 133 est disposée dans la section 56 du parcours de gaz entre le surchauffeur à rayonnement 119 et l'écran tubulaire 57, tandis que la section 135 est disposée dans le prolongement 104 du parcours de gaz, en arrière de l'écran tubulaire 57.
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Le parcours latéral 55 sert à relier la partie supérieure de la chambre de combustion 1 à un parcours descendant 137 qui renferme des surfaces d'économiseur 139.Le parcours 137 est divise verticalement sur toute sa hauteur par une chicane métallique (non représentée) disposée dans le plan du prolongement 103 de la cloison séparatrice de manière à diviser le parcours descendant 137 en sections communiquant respectivement avec les prolongements 102 et 104 du parcours de gaze En aval de l'économiseur 139, dans le sens de la circulation des gaz, sont disposes des groupes de registres ou papillons, tels que le registre 141, pour régler l'écoule- ment des gaz respectivement dans un parcours'comprenant la section 23 de la chambre de combustion,
la section 54 du parcours de gaz le prolongement 102 du parcours de gaz et la section 137 du parcours de gaz communiquant avec le prolongement 102 du parcours de gaz et un parcours comprenant la section 25 de la chambre de combustion la section 56 du parcours de gaz, le prolongement 104 du parcours de gaz et la section 137 du parcours descendant communia quant avec le prolongement 104 du parcours de gaz.
En aval des registres ou papillons de réglage du débit de gaz, dans le sens de la circulation des gaz est disposé un réchauffeur d'air de type Ljungstrom 143 destiné à recevoir'la chaleur des gaz de combustion et à céder sa chaleur à l'air fourni par un ventilateur de tirage forcé 145 envoyant l'air par la conduite 147 à la conduite 149 et de là à des collecteurs 151 où des conduits d' amenée d'air secondaire 153 le dirigent dans des boîtes à vent 155 associés aux brûleurs 37 et 39.
Du collecteur 151, des conduites d'air tertiaire 157 et 159 sont prévues respectivement pour la four, niture d'air tertiaire par un collecteur 161 à deux rangées de lumières (non représentées) s'étaendant l'une au-dessus de l'autre en travers de la largeur de la paroi avant 3 et par un collecteur 163 à deux rangées de lumières (non représentées) s'étendant l'une audessus de 1 '-autre en travers de la paroi arrière 5 de la chambre de combustion 1, les rangées de lumières d'air tertiaire étant dis-
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posées à un niveau un peu au-dessus de celui des parties en trémie 33 et 35.
Des registres pour le réglage du débit d'air tertiaire allant à la chambre de combustion 1 sont prévus et ils sont agencés pour régler le débit d'air tertiaire séparément aux sections 23 et 25 de la chambre de combustion.
Pendant le fonctionnement, des courants d'air primaire et de combustible débités vers le bas par les brûleurs 37 et 39 sont allumés et les produits gazeux de la combustion tournent approximativement au niveau des lumières d'air tertiaire dans les parois 3 et 5, d'une amplitude de 1800 approximativement et s'élèvent en parcours parallèles dont l'un d'eux comprend la section 23 de la chambre de combustion, la section 54 du parcours des gaz, le prolongement 102 du parcours des gaz et la partie correspondante du parcours descendant 137, tandis que l'autre parcours comprend la section 25 de la chambre de combustion, la section 56 du parcours de gaz, le prolongement 104 du parcours de gaz et la partie correspondante du parcours descendant 137,
les débits de gaz dans ces par cours étant proportionnés pour le réglage de la surchauffe et de la réchauffe par les registres ou papillons situés au-dessus de 1' économiseur 139, des lumières (non représentées) étant prévues dans la cloison séparatrice pour permettre le passage de gaz entre les sections 23 et 25 de la. chambre.
La zone de matière réfractaire sur les parois 3, 5, 15, 17 et 27 et les arches 7 et 9 assure l'allumage préalable, tandis que l'air tertiaire admis par les lumières d'air tertiaire des parois 3 et 5 contribue à assurer une combustion complète rapide, et les aires découvertes des parois 15 17 et 27, telle que l'aire 36 de la paroi 15, contribuent à refroidir les produits gazeux de la combustion à des températures inférieures au point de fusion des particules de cendre contenues dans les gaz avant que ceux-ci n'atteignent les surfaces d'échange de chaleur par convexion .
Le réglage différentiel des débits de gaz dans les parcours de gaz parallèles de la chaudière peut être effectué alterna-
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tivement par la mise en action différentielle de ceux des brûleurs 37 et 39 qui sont associés à la section 23 de la chambre de combustion et ceux des brûleurs 37 et 39 qui sont associés à la section 25 de la chambre de combustion.Lorsqu'on applique le chauffage différentiel ou la mise en action différentielle des brûleurs pour le réglage du débit des gaz dans les parcours'parallèles et par conséquente des températures de surchauffe et de réchauffe, les registres ou papillons situés' au delà de l'économiseur 139 ne sont employés que pour assurer un réglage de précision.
Lorsque le chauf- gé différentiel est employé? aucune lumière n'est prévue dans la cloison séparatrice 27 et la circulation de gaz entre les sections 23 et 25 de la chambre est par conséquent empêchée.
On a constaté qu'un refroidissement adéquat de la flamme des brûleurs 37 et 39 peut être obtenu lorsque la largeur des sections 23 et 25 de la chambre de combustion ne dépasse pas 35 pieds (10,50m). toutefois, un rendement optimum est obtenu lorsque la largeur des sections 23 et 25 de la chambre de combustion est de l'ordre de 20 pieds (6,00 m environ).
Dans la chaudière décrite lemploi darches de chauffage avant et arrière donne lieu à une chambre de combustion de largeur minimum où chaque paroi latérale contribue à refroidir les flammes des brûleurs aux deux arches et la. paroi séparatrice contribue aussi à refroidir les flammes des brûleurs aux deux arches et à assurer une répartition plus uniforme de la température des gaz sur la largeur du parcours latéral.
REVENDICATIONS.
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This invention relates to tubular boilers and more particularly to large capacity boilers heated with pulverized fuel and intended to produce steam at high pressure and high temperature. When such a boiler is heated with low volatile fuel, the use of downward flow burners is advantageous since a long flame path is thus obtained allowing sufficient time for complete combustion.
In the case of a moderate-capacity boiler having a combustion chamber whose walls are lined with fluid heating tubes, effective cooling of the flame is produced by radiating slowly not only to the front wall, it is -to say
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the wall provided with the arch, from which the burners discharge, but also the side walls and undesirably high temperatures are therefore avoided in the combustion chamber.
However, as the capacity of the boiler and the width of the combustion chamber increase, the cooling of the flame radiating to the side walls in a combustion zone spaced from these walls is reduced to such an extent that the temperature in that zone exceeds. the ash melting point of the fuel. As a result, fuel particles tend to become embedded in the molten slag so that combustion of these particles is retarded or prevented and serious loss of carbon and significant reduction in efficiency results.
A tubular boiler according to the present invention has a combustion chamber the walls or boundaries of which are lined with fluid heating tubes and which comprises a pair of opposed vertical walls respectively having arches which extend towards each other of so as to form at the upper part of the combustion chamber a section of reduced depth, at least one dividing wall provided with fluid heating tubes, subdividing the chamber and extending transversely to the arches established between said opposite walls, pulverized fuel burners, arranged to deliver from top to bottom in the combustion chamber from each arch and on either side of the or each dividing wall, and heat exchange surfaces in a leaving gas path of the combustion chamber.
The invention will be described below, by way of example, with reference to the very schematic accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a side elevational view, partially in section, vertical of a tubular boiler intended for the production of steam, and
Figures 2 and 3 are views in vertical section and in
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horizontal section respectively along lines II - II and III III of FIG. 1, certain parts being omitted in each of these figures.
As shown in the drawings, a combustion chamber 1, which has a rectangular horizontal cross section, is delimited by front and rear walls 3 and 5, respectively having arches 7 and 9, the first 7 of which extends towards 1 '- rear and the second 9 towards the front so that the depth of the combustion chamber in its upper part or radiating section 11 is equal to approximately one third of that of its lower part 13, and by side walls 15 and 17 vertical for most of their height, but comprising at their lower ends inwardly inclined sections 19 and 21, respectively.
The combustion chamber 1 is also divided into combustion chamber sections 23 and 25 by a dividing wall 27 which extends for most of its height parallel to the walls 15 and 17, but comprises at its lower end inclined sections. outwardly 29 and 31 which together with the sections 19 and 21 of the side walls 15 and 17 respectively form the lower hopper-shaped parts 33 and 35 of the chamber sections 23 and 25 having discharge necks 32 and 34 s' extending parallel to the dividing wall 27.
The combustion chamber 1 is heated at the front wall 3 and at the rear wall 5 by respective groups of non-swirling type low-volatile pulverized fuel burners 37 and 39 which are arranged to discharge downward. into the combustion chamber 1 from the lower faces of the arches 7 and 9.
The combustion chamber 1 is cooled by vaporizing wall tubes; the wall tubes which line a lower part of the front wall 3 extend from the bottom to the top of a lower manifold 41 to a manifold 43 disposed at the level of
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the arch 7. From the manifold 43 the vaporizing tubes extend backwards along the arch 7 and from there vertically from bottom to top, along an upper part 3, the tubes of odd row being bent at their upper ends so as to exit from the plane of the wall and being connected to a manifold 45, while the remaining even-row tubes pass vertically through the sky 47 of the boiler to be connected to a manifold 49.
The vaporizing tubes which line the rear wall 5 of the chamber 1 extend from the bottom to the top, from a lower manifold 51 to an intermediate manifold 53 disposed at the level of the arch 9.
From the collector 53, a few tubes extend forwards to line the arch 9 and then vertically from bottom to top to form the rear wall 5 of the upper part or radiation section 11 of reduced depth, of the chamber. 1. At the upper end of the radiating section 11, the tubes which line the rear wall 5 extend rearwardly from bottom to top to line the bottom of a lateral path 55 which starts from the upper end. from bedroom 1 to the back.
The tubes which line the bottom of the side path 55 extend vertically from the upper end of the bottom to form a tubular screen 57 across the side path 55, the tubes at the top end of the tubular screen being bent towards the front to line the sky 47 of the chamber 1 and being connected at their front ends to the manifold 45. Another group of tubes extends vertically from bottom to top from the manifold 53 between the tubes of the tubular screen 57 and towards the front above the sky 47 of the chamber 1 to connect to the manifold 45. Groups of vaporizing tubes lining the side walls 15 and 17 of the chamber 1 respectively leave the manifolds 59 and 61 upwards.
The front tubes of the group of tubes which line the wall 15 rise from the lower manifold 59 along the inwardly inclined section 19 of this wall and then vertically towards an intermediate manifold 63 disposed above the level.
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calf of the arch 7, while the remaining tubes, behind the arch 7, of the group of tubes lining the wall 15 extend from bottom to top along the inward sloping wall section 19 of the wall 15 and then vertically along the wall 15 to an upper manifold 65 disposed above the level of the sky 47 of the chamber 1.
In a similar fashion, the front tubes of the group of tubes lining the wall 17 extend from the bottom up from the manifold 61 along the inwardly inclined section 19 of the wall 15 to an intermediate manifold ( not shown) extending parallel to and level with manifold 63, while the remaining tubes of the group of tubes lining side wall 17 extend from lower manifold 61 along the inward sloping section 21 of the wall and then vertically from bottom to top along the wall 17, to an upper manifold 67 arranged parallel to the manifold 65,
The partition wall 27 comprises groups of tubes, one of which rises from the lower manifold 69 to form the wall section 29 inclined outwardly at the lower end of the wall forming one side of the hopper portion 33 of the chamber section 23 and the other of which rises from the lower manifold 71 to line the outwardly inclined wall section 31 which forms one side of the hopper portion 35 of the chamber section 25.
At the upper ends of sections 29 and 31, the tubes which line these sections are curved in the plane of the dividing wall 27 and among these tubes those which are in front rise vertically to a collector (not shown) arranged in parallel. at the collector 63 and at the same level as this associated collector arec front tubes lining the wall 15, while the remaining tubes, behind the arch 7, rise vertically .bind to an upper collector 73 arranged parallel to the collectors 65 and 67 and at the same level as these and divide the lateral urcourse 55 into gaspath sections 54 and 56 respectively.
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tively, communicating with sections 23 and 25 of the combustion chamber.
The vaporizing tubes which line the walls of the combustion chamber 1 and constitute the dividing wall 27 are for the most part bare, but these tubes are covered with refractory material in an area which extends downwards from the arches 7 and 9 and comprise these, up to a level situated a little above the hopper-shaped parts 33 and 35 of the sections 23 and 25 of the combustion chamber and is interrupted on certain areas of the walls 15, 17 and 27 such as the area 36 of the wall 15, which extend downwards from the level of the internal ends of the arches 7 and 9 and between these internal ends to a level slightly above that of the rows of lu - tertiary air materials described below.
The area of refractory material promotes the ignition and rapid combustion of the fuel delivered by the burners 37 and 39.
The vaporizing wall tubes of the combustion chamber 1 and the dividing wall 27 are connected in a known manner to the circulatory system of the boiler, which comprises an upper cylindrical body of steam and water 75 arranged parallel to the front wall. 3 and containing vapor and water separating devices (not shown) of known form. Thus, descent columns 77 starting from the cylindrical body 75 are connected in a known manner by connections (not shown) to the lower manifolds 41, 51, 59, 61, 69 and 71, while suitable connections are provided between intermediate collectors, such as collectors 43 and 63, upper collectors such as collectors 45, 49, 65, 67 and 73 and the cylindrical body 75. Thus, for example,
in Figure 1, there is shown as leading to the cylindrical body 75, connecting conduits 79 -from manifold 63, connecting conduits 81, coming from the collector 43, connecting conduits 83 coming from the collector 45, connection 85 coming from the collec-
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tor 49 and connecting conduits 87 coming from the manifold 65.
From the cylindrical steam and water body 75, the steam connection pipes 89 are connected to a manifold 91 arranged parallel to the cylindrical body 75 and from the manifold 91 leave the steam superheating tubes which line the sky 93, the rear wall 95 and the bottom 97, behind the tubular screen 57 and are connected to a collector 99 arranged parallel to the collector 91. Above the descending path 137 the overheating tubes are arranged in two rows so as to form a space for circulation gases. The collector 99 is connected to three parallel collectors arranged at the level of the collector 99 and perpendicular to the latter.
Of these three collectors, of which only the collector 101 has been shown, steam tubes rise vertically to line the side walls of the lateral path 55 Immediately behind the tubular screen 57 and to form a rear extension 103 of the dividing wall 27, which serves to form extensions 102 and 104 of the gas path, respectively starting from sections 23 and 25 of the combustion chamber through the gas path sections 54 and 56 of the path lateral 55,
At their upper ends, the tubes starting from the collector 101 and the collectors mounted in parallel with them are connected to the front sections of the three parallel collectors arranged above the sky 93 of the path 55 and of which only the collector 105 has been shown. rear of the manifold 99 of the tubes lining the side walls and contributing to form the wall extension 103 of the side course 55 extend between respective rear sections of the manifold 105 and the manifolds mounted in parallel thereon and front sections of three parallel collectors arranged a little above the collector 99 and of which only the collector 107 has been shown to which the tubes leaving from the collector 105 are connected.
From the respective rear sections of manifold 107 and manifolds mounted in parallel therewith, tubes rise vertically for
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line the rear parts of the side walls of the lateral path 55 and contribute to forming the extension 103 of the dividing wall, the tubes which leave from the collector 107 being connected by their upper ends to a rear section 109 of the collector 105 and the tubes which leave from the collectors mounted in parallel with the manifold 107 connecting at their upper ends to corresponding rear sections of the manifolds arranged in parallel with the manifold 105.
From these rear sections of manifolds, connection ducts are connected to an inlet manifold 111 of a primary superheater 113 of the type with hanging sinuous tubes 113 arranged in the extension 102 of section 54 of the gas path behind the 'tubular screen 57.
An outlet manifold 115 of the primary superheater 113 is connected to an inlet manifold 117 of a suspended radiant superheater 119 comprising tubular trays or panels 121 separated by relatively large distances across the width of the combustion chamber 1. at the upper end thereof and immediately in front of the lateral path 55 and connected between an inlet manifold 117 and an outlet manifold 123. From this outlet manifold 123, the superheated steam is conducted through the intermediary of A known type of steam desuperheater (not shown) at an inlet manifold 125 of a pendant, meandering tube type secondary superheater 127 disposed in section 54 of the gas path between the tube screen 57 and the radiant superheater 119.
From an outlet manifold 129 of the secondary superheater 127, the superheated steam is conducted to an associated turbine.
A pendant serpentine tube type heater 131 is provided and comprises sections 133 and 135, the section 133 of which is disposed in the section 56 of the gas path between the radiant superheater 119 and the tube screen 57, while the section 135 is arranged in the extension 104 of the gas path, behind the tubular screen 57.
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The lateral path 55 serves to connect the upper part of the combustion chamber 1 to a descending path 137 which contains economizer surfaces 139. The path 137 is divided vertically over its entire height by a metal baffle (not shown) arranged in the plane of the extension 103 of the separating wall so as to divide the descending path 137 into sections communicating respectively with the extensions 102 and 104 of the gauze path Downstream of the economizer 139, in the direction of the gas flow, are arranged groups of registers or butterflies, such as register 141, for regulating the flow of gases respectively in a path comprising section 23 of the combustion chamber,
section 54 of the gas path the extension 102 of the gas path and section 137 of the gas path communicating with the extension 102 of the gas path and a path comprising the section 25 of the combustion chamber section 56 of the gas path , the extension 104 of the gas path and section 137 of the descending path communicated with the extension 104 of the gas path.
Downstream of the registers or butterflies for regulating the gas flow, in the direction of the gas flow is arranged an air heater of the Ljungstrom 143 type intended to receive the heat of the combustion gases and to transfer its heat to the gas. air supplied by a forced draft fan 145 sending the air through duct 147 to duct 149 and from there to collectors 151 where secondary air supply ducts 153 direct it into wind boxes 155 associated with the burners 37 and 39.
From the manifold 151, tertiary air ducts 157 and 159 are respectively provided for the furnace, supplying tertiary air by a manifold 161 with two rows of ports (not shown) extending one above the another across the width of the front wall 3 and by a manifold 163 with two rows of lumens (not shown) extending one above the other across the rear wall 5 of the combustion chamber 1 , the rows of tertiary air lights being
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placed at a level a little above that of the hopper parts 33 and 35.
Dampers for adjusting the tertiary air flow to the combustion chamber 1 are provided and they are arranged to regulate the tertiary air flow separately to sections 23 and 25 of the combustion chamber.
During operation, primary air and fuel streams discharged downward from burners 37 and 39 are ignited and the gaseous products of combustion rotate approximately at the tertiary air vents in walls 3 and 5, d 'an amplitude of approximately 1800 and rise in parallel paths, one of which comprises section 23 of the combustion chamber, section 54 of the gas path, the extension 102 of the gas path and the corresponding part of the descending path 137, while the other path comprises section 25 of the combustion chamber, section 56 of the gas path, the extension 104 of the gas path and the corresponding part of the descending path 137,
the gas flows in these by course being proportioned for the regulation of the superheating and of the reheating by the registers or butterflies situated above the economizer 139, lights (not shown) being provided in the dividing wall to allow the gas passage between sections 23 and 25 of the. bedroom.
The area of refractory material on the walls 3, 5, 15, 17 and 27 and the arches 7 and 9 ensures the preliminary ignition, while the tertiary air admitted by the tertiary air vents of the walls 3 and 5 contributes to to ensure rapid complete combustion, and the open areas of walls 17 and 27, such as the area 36 of wall 15, help cool the gaseous products of combustion to temperatures below the melting point of the ash particles contained in gases before they reach the heat exchange surfaces by convection.
The differential adjustment of the gas flows in the parallel gas paths of the boiler can be carried out alternately.
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tively by the differential action of those of the burners 37 and 39 which are associated with the section 23 of the combustion chamber and those of the burners 37 and 39 which are associated with the section 25 of the combustion chamber. differential heating or differential actuation of the burners for the adjustment of the gas flow in the parallel paths and consequently of the overheating and reheating temperatures, the registers or butterflies located beyond the economizer 139 are not used only to ensure fine tuning.
When is differential heating used? no lumen is provided in the partition wall 27 and the flow of gas between the sections 23 and 25 of the chamber is therefore prevented.
It has been found that adequate cooling of the flame of burners 37 and 39 can be achieved when the width of sections 23 and 25 of the combustion chamber does not exceed 35 feet (10.50m). however, optimum efficiency is obtained when the width of sections 23 and 25 of the combustion chamber is on the order of 20 feet (approximately 6.00 m).
In the boiler described, the use of front and rear heating arches gives rise to a combustion chamber of minimum width where each side wall contributes to cooling the flames of the burners at the two arches and the. separating wall also helps to cool the flames of the burners at the two arches and to ensure a more uniform distribution of the gas temperature over the width of the lateral path.
CLAIMS.
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