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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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