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La présente invention se rapporte à une installation pour la production de vapeur, comprenant un surchauffeur chauffé séparément, utilisé avec une chaudière à vapeur produisant de la vapeur saturée ou partiellement saturée.
La tendance moderne dans la construction des chaudières , est aux températures et aux pressions plus élevées qui augmentent l'efficacité thermique. Le gain en efficacité est cependant un peu compensé par l'augmentation du coût des matériaux de construction du surchauffeur et de la dépense formidable entraînée par l'équipe- ment de réglage de la température, par les vannes d'arrêt et par les soupapes de sûreté que l'on utilise dans les générateurs de vapeur modernes.
Cela étant, l'utilisation d'un surchauffeur chauffé
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séparément offre un certain attrait parce que, eh plaçant les vannes et soupapes et les dispositifs de réglage de la température.entre, la chaudière principale et le surchauffeur, il est possible d'éviter la nécessité de prévoir pour leur construction un coûteux équipement résistant à la chaleur. L'invention concerne'un agencement simple, sûr et thermiquement efficace d'un surchauffeur chauffé séparément dans une telle installation.
Une installation pour la production de vapeur conforme à la présente invention comprend une chaudière à vapeur servant à produire de la vapeur saturée ou partiellement surchauffée, et un surchauffeur chauffé séparément, dans lequel la vapeur est amenée à sa température finale. L'installation est agencée de manière que le surchauffeur chauffé séparément puisse être alimenté d'air en quan- tité dépassent celle requise pour la combustion complète du combustible amené aux brûleurs, pour régler la quantité de chaleur fournie à la vapeur qui le traverse, et les gaz chauds à teneur en oxygène quittant le surchauffeur sont amenés à une installation de chauffe, de préférence de la chaudière, où ils doivent aider la com- bustion.
Certains dispositifs doivent être prévus pour couper l'alimentation de combustible au surchauffeur chauffé séparément lorsque le débit de vapeur qui le traverse tombe en dessous d'une valeur prescrite.
Dans une installation typique suivant l'invention, les gaz chauds provenant du surchauffeur sont amenés dans la conduite d'ali- mentation d'air de la chaudière et sont utilisés pour aider la combustion du combustible brûlé dans cette dernière.
L'invention peut également être appliquée à une installa- tion possédant plus d'une chaudière et plus d'un surchauffeur chauffé séparément, et il n'est pas nécessaire de faire passer les gaz provenant du surchauffeur séparé à une installation de chauffe de la chaudière qui lui fournit la vapeur.
Trois installations typiques pour la production de vapeur conformes à la présente invention sont décrites de façon assez
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détaillée à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés dont les trois figures sont des schémas des installations respecti- ves.
L'installation représentée sur la .fig. 1 comprend un sur- chauffeur chauffé séparèrent 10 qui prend de la vapeur saturée provenant d'une chaudière normale à tubes d'eau 12. Le surchauffeur
10 est monté séparément par rapport à la chaudière 12 et comporte une enveloppe étanche aux gaz 14, contenant une chambre de combustion
16 et une série de tubes de surchauffeur 18. La chambre 16 est partiellement entourée par une chemise 20.
Le surchauffeur 10 est chauffé par un ou plusieurs brûleurs
22 et reçoit de l'air de combustion provenant d'un ventilateur à tirage forcé 24 qui alimente également la chaudière 12 en air de combustion. L'air s'écoule vers le brûleur 22 à travers la chemise
20 dans laquelle il est préchauffé. L'air provenant du ventilateur
24 est partagé proportionnellement entre la chaudière 12 et le sur- chauffeur 10 par deux registres 26 et 28. Le registre 26 qui commande l'arrivée d'air au surchauffeur, et l'arrivée de combustible au brûleur 22 sont réglés suivant la quantité de vapeur qui traverse le surchauffeur et sa température à la sortie de ce dernier, de manié- re à maintenir une température pratiquement constante.
Le surchauffeur 10 est alimenté d'air en quantité dépassant la quantité requise pour la combustion complète du combustible fourni au brûleur 22 et la température finale d.e la vapeur est réglée en modifiant la proportion de cet excès d'air.
Les gaz chauds quittant le surchauffeur 10 contiennent encore une proportion substantielle d'oxygène et ils sont amenés à travers un dispositif mélangeur 30, dans le conduit qui alimente les brûleurs 32 de la chaudière 10 d'air provenant du ventilateur
24.
Dans l'installation représentée sur la fig. 2, on utilise un surchauffeur chauffé séparément 40 pour augmenter la température de surchauffe de la vapeur produite par une chaudière 42 comportant
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un surchauffeur qui en fait partie intégrante 44. La vanne d'arrêt princioale 46 et la soupape de sûreté 48 sont disposées dans la conduite de vapeur reliant les deux surchauffeurs 44 et 40.
L'air de combustion amené au surchauffeur 40 provient d'un ventilateur 50 qui alimente également d'air la chaudière 42.
Un réchauffeur d'air à vapeur prélevée 52 est disposé dans le conduit d'air principal relié au ventilateur 50 pour préchauffer l'air amené au surchauffeur 40 et à la chaudière 42. Le réchauffeur d'air à vapeur 'prélevée peut être assisté ou remplacé par un réchauffeur d'air placé dans la cheminée de la chaudière 42.
La vapeur quittant la chaudière 42 peut être utilisée dans une machinerie auxiliaire et, dans des installations marines, pour entraîner une turbine arrière . La température de surchauffe de la vapeur soutirée de la conduite de vapeur avant la vanne d'arrêt principale 46 est réglée au moyen d'un désurchauffeur .à air 54 disposé dans le conduit 56 qui alimente la chaudière 42 d'air de combustion. Le désurchauffeur 54 comporte une dérivation 58 et son action peut être réglée par une paire de registres 60.
Il peut s'avérer nécessaire ou souhaitable, dans ces sur- chauffeurs chauffés séparément (10, 40) de prévoir un ventilateur de surpression entre les ventilateurs principaux de tirage forcé (24,50) et le surchauffeur. La fig. 2 montre l'utilisation d'un tel ventilateur 62 pour augmenter la pression dans la conduite principale d'alimentation d'air au brûleur 64 du surchauffeur 40. L'air secondaire est fourni directement par le conduit d'air principal à une enveloppe 66 entourant partiellement la chambre de combustion du surchauffeur 40. Le ventila.teur 62 peut être agencé, si on le désire, pour augmenter la pression d'air secondaire ainsi que la pression d'air principale.
Dans l'installation'représentée sur la fig. 3, on profite de l'utilisation d'un surchauffeur chauffé séparément 70 pour éviter la nécessité de prévoir de longues et coûteuses conduites résistantes à la chaleur dans le cas où l'on doit utiliser de la vapeur à température élevée, pour entraîner par exemple une batterie de
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turbines 74, à un point éloigné'd'une chaudière (72). '
L'installation comprend la chaudiére 72, qui comporte un surchauffeur qui en fait partie intégrante 78, et est construite pour débiter de la vapeur à Une surchauffe modérée.
Le surchauffeur séparé 70 est disposé près de la batterie de turbines 74 et les gaz chauds contenant de l'oxygène provenant du surchauffeur sont amenés à la chaudière 72 par un conduit 76.
La. vapeur provenant de la chaudière 78 est amenée au surchauffeur 70 par une conduite de vapeur principale 82 qui est pourvue d'une soupape de sûreté 80 et d'une vanne d'arrêt princi- pale 84. La, vapeur destinée à une turbine arrière et à des appareils auxiliaires est disponible dans les conduites 88 et 86 branchées avant la vanne d'arrêt 84.
La vapeur quittant le surchauffeur 70 à une température de surchauffe très élevée est amenée à la turbine à haute pression de la ba.tterie de turbines 74 par un court tuyau résistant à la chaleur 90. La conduite de vapeur principale 82 et la vanne et la soupape 80,et 84 peuvent être en matériaux normaux et avoir des dimensions normales.
Il n'est pas nécessaire que les gaz contenant de l'oxygène provenant des surchauffeurs 10, 40 et 70 passent à une installation de chauffe (12, 42 ou 72) qui fournit la vapeur à ceux-ci, mais on peut utiliser ces gaz pour aider la combustion dans n'importe quelle installation appropriée, pa.r exemple dans une autre chaudière.
REVENDICATIONS.
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The present invention relates to an installation for the production of steam, comprising a separately heated superheater, used with a steam boiler producing saturated or partially saturated steam.
The modern trend in boiler construction is for higher temperatures and pressures which increase thermal efficiency. The gain in efficiency is, however, somewhat offset by the increased cost of superheater construction materials and the tremendous expense involved in the temperature control equipment, shut-off valves, and control valves. safety used in modern steam generators.
However, the use of a heated superheater
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separately offers a certain appeal because, by placing the valves and valves and the temperature regulating devices between the main boiler and the superheater, it is possible to avoid the necessity of providing for their construction expensive equipment resistant to temperature. the heat. The invention relates to a simple, safe and thermally efficient arrangement of a separately heated superheater in such an installation.
An installation for the production of steam according to the present invention comprises a steam boiler for producing saturated or partially superheated steam, and a separately heated superheater, in which the steam is brought to its final temperature. The installation is arranged so that the separately heated superheater can be supplied with air in quantities exceeding that required for the complete combustion of the fuel supplied to the burners, in order to regulate the quantity of heat supplied to the steam which passes through it, and the hot gases with oxygen content leaving the superheater are brought to a heating installation, preferably the boiler, where they are to aid combustion.
Certain devices must be provided to cut off the fuel supply to the separately heated superheater when the flow of steam passing through it falls below a prescribed value.
In a typical installation according to the invention, the hot gases from the superheater are fed into the air supply line of the boiler and are used to aid the combustion of the fuel burnt in the latter.
The invention can also be applied to an installation having more than one boiler and more than one separately heated superheater, and it is not necessary to pass the gases from the separate superheater to a heating installation of the boiler. boiler which supplies it with steam.
Three typical installations for the production of steam according to the present invention are fairly described.
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detailed by way of example, with reference to the accompanying drawings, the three figures of which are diagrams of the respective installations.
The installation shown in .fig. 1 comprises a heated separator 10 which takes saturated steam from a normal water tube boiler 12. The superheater
10 is mounted separately from the boiler 12 and comprises a gas-tight casing 14, containing a combustion chamber
16 and a series of superheater tubes 18. The chamber 16 is partially surrounded by a jacket 20.
Superheater 10 is heated by one or more burners
22 and receives combustion air from a forced draft fan 24 which also supplies the boiler 12 with combustion air. Air flows to burner 22 through the jacket
20 in which it is preheated. Air from the fan
24 is shared proportionally between the boiler 12 and the superheater 10 by two registers 26 and 28. The register 26 which controls the air supply to the superheater, and the fuel supply to the burner 22 are regulated according to the quantity of steam passing through the superheater and its temperature at the outlet thereof, so as to maintain a practically constant temperature.
The superheater 10 is supplied with air in an amount exceeding the amount required for the complete combustion of the fuel supplied to the burner 22 and the final temperature of the steam is regulated by modifying the proportion of this excess air.
The hot gases leaving the superheater 10 still contain a substantial proportion of oxygen and they are brought through a mixing device 30, into the duct which supplies the burners 32 of the boiler 10 with air coming from the fan.
24.
In the installation shown in fig. 2, a separately heated superheater 40 is used to increase the superheating temperature of the steam produced by a boiler 42 comprising
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a superheater which is an integral part thereof 44. The main shut-off valve 46 and the safety valve 48 are arranged in the steam line connecting the two superheaters 44 and 40.
The combustion air supplied to the superheater 40 comes from a fan 50 which also supplies air to the boiler 42.
A bleed-steam air heater 52 is disposed in the main air duct connected to the fan 50 to preheat the air supplied to the superheater 40 and to the boiler 42. The bleed-steam air heater can be assisted or replaced by an air heater placed in the chimney of the boiler 42.
The steam leaving boiler 42 can be used in auxiliary machinery and, in marine installations, to drive a stern turbine. The superheat temperature of the steam withdrawn from the steam line before the main shut-off valve 46 is controlled by means of an air desuperheater 54 disposed in the conduit 56 which supplies the boiler 42 with combustion air. Desuperheater 54 has a bypass 58 and its action can be regulated by a pair of registers 60.
It may be necessary or desirable in these separately heated superheaters (10, 40) to provide an overpressure fan between the main forced draft fans (24,50) and the superheater. Fig. 2 shows the use of such a fan 62 to increase the pressure in the main air supply duct to the burner 64 of the superheater 40. The secondary air is supplied directly by the main air duct to a casing 66. partially surrounding the combustion chamber of the superheater 40. The ventila.teur 62 may be arranged, if desired, to increase the secondary air pressure as well as the main air pressure.
In the installation shown in fig. 3, advantage is taken of the use of a separately heated superheater 70 to avoid the need to provide long and expensive heat-resistant pipes in the event that high temperature steam is to be used, for example to entrain. a battery of
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turbines 74, at a point remote from a boiler (72). '
The plant includes the boiler 72, which has an integral superheater 78, and is constructed to deliver steam at moderate superheat.
The separate superheater 70 is disposed near the turbine bank 74 and the hot gases containing oxygen from the superheater are supplied to the boiler 72 through a duct 76.
Steam from boiler 78 is supplied to superheater 70 through a main steam line 82 which is provided with a safety valve 80 and a main shut-off valve 84. The steam for a turbine. rear and auxiliary devices is available in lines 88 and 86 connected before the stop valve 84.
Steam leaving the superheater 70 at a very high superheat temperature is supplied to the high pressure turbine of the turbine bank 74 through a short heat resistant pipe 90. The main steam line 82 and the valve and valve. valve 80, and 84 may be of normal materials and have normal dimensions.
It is not necessary for the oxygen-containing gases from superheaters 10, 40 and 70 to pass to a heating plant (12, 42 or 72) which supplies steam to them, but these gases can be used. to aid combustion in any suitable installation, eg in another boiler.
CLAIMS.
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