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La présente invention se rapporte à un groupe générateur et chauffeur de vapeur du genre comprenant une paroi de foyer comportant des surfaces d'échan- ge de chaleur tubulaires d'un chauffeur de vapeur par radiation et à un procédé de génération et de chauffage de vapeur.
Des développements récents dans les stations de génération d'électri- cité ont conduit à des pressions et des températures de vapeur plus élevées et à des groupes générateurs et chauffeurs de vapeur de capacité plus grande. Lorsque la température finale de la vapeur augmente, la précision du réglage de la tempé- rature de la vapeur devient plus importante. De plus, l'importance du réglage de la température effective de la vapeur augmente avec les dimensions du groupe géné- rateur et chauffeur de vapeur, et le dispositif de turbine devient plus grand.
Lorsqu'un groupe générateur et chauffeur de vapeur est chauffé par un combustible formant de la suie, des dépôts sur les surfaces d'échange de chaleur peuvent affecter de façon appréciable la température finale de surchauffe ou/et de rechauffe. Des variations de la quantité de combustible brûlé peuvent également affecter la température finale de la vapeur. Il est par conséquent souhaitable de pouvoir parer à ces différentes éventualités.
Dans un groupe générateur et chauffeur de vapeur comprenant une paroi de foyer comportant des surfaces d'échange de chaleur tubulaires d'un chauffeur de vapeur par radiation suivant la-présente invention, des dispositifs propres à débiter du combustible fluide dans le foyer comprennent des brûleurs dont les axes de débit sont espacés différemment de la dite paroi et par conséquent des surfaces d'échange de chaleur, et des dispositifs sont prévus grâce auxquels les débits des brûleurs peuvent être commandés séparément.
Dans une forme de réalisation, les surfaces d'échange de chaleur tubu- laires s'étendent sur une partie de 'la paroi du foyer bordant une zone de combus- tion de ce foyer.
Ainsi dans une forme de réalisation de l'invention, le foyer est de forme allongée verticalement et comporte une sortie de gaz latérale d'une région supérieure du foyer et à l'opposé de la sortie une paroi latérale avec laquelle 'sont associés des tubes de chauffe de vapeur par radiation et des brûleurs dispo- sés de manière à débiter du combustible fluide dans une région inférieure du foyer, et dont les axes de débit sont espacés différemment de la dite paroi et comportent des dispositifs permettant de commander leur débit séparémento
L'invention comprend également un procédé de génération et de chauffa- ge de vapeur dans lequel on chauffe un foyer au moyen de combustible fluide débi- té par des brûleurs, on produit de la vapeur par la transmission de chaleur à des courants de liquide confinés,
on chauffe la vapeur en partie par transmission de chaleur des gaz du foyer, principalement par radiation, aux courants confinés de vapeur et en partie par transmission de chaleur, principalement par convection, des gaz du foyer à des courants de vapeur confinés, on règle la pression de vapeur en commandant le taux total de chauffage et en réglant l'emplacement de la flam- me par'rapport aux coupants de vapeur chauffés principalement par radiation en utilisant sélectivement des brûleurs plus ou moins rapprochés des dits courants et/ ou en variant le taux individuel de chauffe des dits brûleurs, en effectuant ain- si une commande de la température finale de la vapeur.
L'invention sera décrite ci-après à titre d'exemple, avec référence aux dessins annexés partiellement schématiques, dans lesquels :
Figure 1 est une coupe verticale d'un groupe générateur et chauffeur de vapeur comportant une paroi revêtue de tubes de surchauffe ; Figure '2 est une coupe vue 'en' plan prise suivant la ligne II-II de la Figure 1, à plus grande échelle ;
Figure 3 est une vue de côté d'une variante de JaFigure 1 ;
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Figure 4 est une vue de côté d'une autre variante de la Figure 1, dans laquelle une seconde paroi est tapissée de tubes de rechauffe ; et
Figure 5 est une -vue de côté d'une variante de la Figure 4.
Les dessins représentent une chaudière allongée en hauteur, à circu- lation naturelle, supportée à la partie supérieure de façon conventionnelle par des dispositifs (non représentés) et comportant un corps d'eau et de vapeur 10 et un foyer 11.
Le foyer 11 est rectangulaire en plan, chauffé par les parois oppo- sées 12 et 14 de plus petite largeur,que les autres parois 16 et 18. Un passage latéral 20 de gaz, contenant des faisceaux de tubes de surchauffe par convection 22, 24 et 26, débouche dans une région supérieure du foyer 11 au-dessus de la pa- roi 18 et mène à un passage dirigé vers le bas 28 contenant des éléments économi- seurs 30 et 32. Au fond du foyer Il, des parties inférieures 34 et 36 des parois 16 et 18 sont inclinées vers l'intérieur pour former un fond en goulotte 38 com- portant une sortie 40 pour les déchets.
Une partie inférieure de la paroi 12 comporte une série de seize brûleurs commandés séparément 42 disposés en quatre rangées horizontales et qua- tre rangées verticales, la série étant plus écartée de la paroi 16 que' de la paroi 18. Les brûleurs sont des brûleurs à combustible pulvérisé et des groupes des brûleurs, à la même distance ou approximativement la même distance de la pa- roi 16, sont reliés par des dispositifs (non représentés) à des pulvérisateurs respectifs. En variante, des brûleurs à huile ou autres combustibles convenables peuvent être utilisés.
Une rangée de tubes de génération de vapeur 44 tapissent la paroi 12 et s'étendent entre un collecteur inférieur 46 ou un collecteur par- tiel 48, et un collecteur supérieur 50, une partie des tubes étant convenable- ment coudée pour laisser des lumières pour les brûleurs 42.
Une partie inférieure de la paroi 14 comporte une seconde rangée de seize brûleurs 52, commandés séparément, disposés en quatre rangées horizontales et quatre rangées verticales, la série étant plus écartée de la paroi 16 que de la paroi 18. Les brûleurs sont des brûleurs à combustible pulvérisé et des grou- pes de brûleurs, à la même distance ou approximativement à la même distance de- la paroi 16, sont reliés par des dispositifs (non représentés) à des pulvérisa' teurs respectifs. En variante, des brûleurs à huile ou autre combustible convena- ble peuvent être utilisés. Une rangée de tubes générateurs de vapeur 54 contigus tapissent la paroi 14, une partie des tubes étant convenablement coudée pour mé- nager des lumières pour les brûleurs 52.
Dans la forme de réalisation représentée sur les Figures 1 et 2, la paroi 16 est tapissée d'une rangée intérieure de tubes contigus 60 de petit dia- mètre formant un sur chauffeur par radiations s'étendant entre un collecteur in- férieur 62 et un collecteur supérieur 64 disposés pour une circulation de vapeur de bas en haut. La rangée de tubes 60 est maintenue par une rangée extérieure distante de tubes de plus grand diamètre, des tubes d'alimentation de vapeur satu- rés 66 s'étendant entre un collecteur supérieur 68, relié¯au corps d'eau et de vapeur 10, et le collecteur inférieur 62. Les tubes comportent des ailettes 70, qui servent à maintenir les réfractaires de la paroi.
La paroi 18 est tapissée d'une rangée de tubes générateurs de vapeur contigus 72 s'étendant d'un collecteur inférieur 74 à un collecteur supérieur 75 le long de la partie inclinée 36 et de la partie verticale de la paroi 18, le long du sol 76 du passage latéral de gaz 20 et le long du toit 78 du passage laté- ral de gaz et du foyer 11. Des parties intermédiaires verticales de la rangée de tubes 72 s'étendent en formation ouverte dans une sortie de gaz 80 du passage la- téral de gaz 20 menant au passage 28.
Les faisceaux de tubes de surchauffe par convection 22, 24 et 26 sont disposés en séries, un collecteur d'admission 82 reliant les faisceaux aux collec- teurs supérieurs 64 des tubes de surchauffe par radiation 60, de la vapeur à la
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température finale de surchauffe étant débitée par le collecteur de sortie 84.
Dans la forme de réalisation représentée sur les Figures 1 et 2, de la vapeur à chauffer circule vers le haut dans les tubes 60 de surchauffe par ra- diation de la paroi latérale en entrant par le collecteur d'admission 62 sous la goulotte 38, vers le collecteur supérieur 64 et ensuite dans les faisceaux 22, 24 et 26 de tubes de surchauffe par convection disposés dans le passage latéral de gaz 20.
Un désurchauffeur à arrosage 86 placé entre les faisceaux de tubes 24 et 26 et commandé automatiquement, par exemple en réponse à la température finale de surchauffe et à une indication de température intermédiaire de surchauffe et/ou à une mesure de charge ou demande de vapeur,est propre à effectuer le réglage de la température finale de surchauffe.
Un degré de réglage de la température finale de surchauffe peut égale- ment être obtenu par le fonctionnement sélectif des brûleurs.
Ainsi, en utilisant les brûleurs plus rapprochés de la paroi 16 compor- tant les tubes de surchauffe 60, et plus éloignés de la paroi 18, la chaleur ab- sorbée à la paroi 18 pour produire de la vapeur est réduite et la chaleur absor- bée par le chauffage de la vapeur dans les tubes de surchauffe par radiation 60 de la paroi 16 augmente, tandis qu'en faisant fonctionner les brûleurs plus éloi- gnés de la paroi 16 comportant des tubes de surchauffe 60, et plus rapprochés de la paroi 18, la chaleur absorbée à la paroi 18 pour produire de la vapeur augmen- te, et la chaleur absorbée pour le chauffage de la vapeur par transmission de cha- leur à la paroi 16 diminue.
A titre d'exemple, si quatre brûleurs fonctionnent, le degré maximum de surchauffe est obtenu en faisant fonctionner les quatre brûleurs de la rangée verticale 86 la plus proche de la paroi 60 des tubes de surchauffe par radiation, et le plus faible degré de surchauffe est obtenu en faisant fonctionner la rangée verticale 88 de brûleurs les plus éloignés des tubes de surchauffe 60. D'autres degrés intermédiaires de surchauffe peuvent être obtenus en faisant fonctionner les brûleurs de l'une ou l'autre des rangées verticales comprises entre les ran- gées 86 et 88.
Les variations soudaines du degré de surchauffe produites par le changement des brûleurs d'une rangée verticale à une rangée verticale adjacente peuvent être amoindries si les brûleurs ou une partie des brûleurs des deux ran- gées fonctionnent simultanément et si la chauffe totale est transférée graduelle- ment d'une rangée à l'autre.
Un certain degré de réglage de la température finale de surchauffe peut également être obtenu en faisant fonctionner sélectivement les brûleurs dans les rangées horizontales. Par exemple, si quatre brûleurs de la seconde rangée de tubes de surchauffe par radiation 60 de la paroi fonctionnent en même temps que deux brûleurs de la rangée 86 les plus rapprochés de ces tubes, on obtiendra un de- gré de surchauffe légèrement plus élevé si les deux brûleurs les plus bas de la rangée verticale 86 fonctionnent, que si les deux brûleurs supérieurs de cette rangée sont en fonctionnement.
Dans la variante représentée sur la Figure 3, la paroi 16 est tapis- sée d'une rangée intérieure de tubes contigus 90 de petit diamètre formant un ré- chauffeur par radiation s'étendant entre un collecteur inférieur 92 et un collec- teur supérieur 940 La rangée de tubes 90 est supportée par la partie supérieure et maintenue par une rangée extérieure de tubes d'eau 96 de plus grand diamètre s'étendant entre un collecteur supérieur 98 relié au corps de vapeur et d'eau 10 et un collecteur inférieur 100.
Le collecteur supérieur 94 des tubes de réchauffe par radiation 90 est relié à un collecteur d'admission 102 d'un faisceau de tubes de rechauffe par con- vection 104 comportant un collecteur d'admission 106 et placé dans le passage la- téral des gaz 20 éloigné du foyer 11 au-dessus d'un by-pass de gaz 108. Le by-pass de gaz 108 est formé dans le passage latéral 20 en coudant vers le haut de façon
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convenable un tube sur deux de la rangée de tubes 72 pour former un écran d'admis- sion 110, et ensuite vers la sortie des gaz 80 pour former un ciel 112 rendu étan- che aux gaz par de la matière réfractaire. Une sortie de gaz 114 du by-pass du gaz forme une partie de la sortie de gaz 80 pour le passage latéral de gaz, et est com- mandée par un clapet 116.
Le collecteur d'admission 82 des faisceaux de tubes de surchauffe par convection 22 et 24 est relié directement à l'espace de vapeur du corps de vapeur et d'eau 10, et aucune surface de surchauffe par radiation n'est prévue.
Dans cette variante, la vapeur part du corps de vapeur et d'eau 10 et est surchauffée par convection dans les faisceaux de tubes 22 et 24 et débitée à un collecteur de sortie 118, la température finale de surchauffe étant commandée par un désurchauffeur (non représenté). La vapeur à réchauffer entre dans le chauffeur par le collecteur inférieur 92, est rechauffée par radiation dans les tubes 90 et par convection dans le faisceau de tubes 104. La commande de la tempé- rature de rechauffe de la vapeur dans les tubes de chauffe par radiation 90 s'ef- fectue en faisant fonctionner sélectivement les brûleurs comme décrit ci-dessus en relation avec le réglage de la température finale de surchauffe.
Un fin réglage de la température finale de rechauffe s'obtient en actionnant le clapet 116, com- mandant ainsi l'écoulement des gaz sur le faisceau de tubes chauffés par convec- tion 104.
Dans la variante représentée sur la Figure 4, les tubes de surchauffe par radiations 60 sont supportés par la partie supérieure et s'étendent sur une partie supérieure de la paroi 16,les tubés de génération de vapeur 96 étant bifur- qués de façon convenable pour permettre aux tubes de surchauffe 60 de passer à travers un collecteur 120 relié par des tubes 122 à l'espace de vapeur du corps de vapeur et d'eau 10.
Le ciel 78 du foyer 11 et du passage latéral de gaz 20 et le sol 76 du passage latéral de gaz 20 sont tapissés de tubes de ,surchauffe 124, des parties droites intermédiaires des tubes s'étendant en formation ouverte à travers la sor- tie de gaz 80 à partir du passage latéral de gaz. Un tube 124 sur deux s'étend en- tre le collecteur supérieur 64 et un collecteur de retour 126, de la vapeur circu- lant du collecteur supérieur 64 au collecteur de retour 126, tandis que les autres tubes 124 s'étendent entre le collecteur de retour 126 et un collecteur de ciel 128, de la vapeur circulant du collecteur de retour 126 au collecteur de ciel 128.
Le collecteur de ciel 128 est relié au collecteur d'admission 82 des faisceaux de tubes de surchauffe par convection 22,24 et 26. On voit que la vapeur est sur- chauffée dans l'ensemble par transfert de chaleur par convection et que le régla- ge de la température finale de surchauffe est effectué par le désurchauffeur 86.
La paroi 18 est tapissée d'une rangée de tubes de rechauffe par radi- ation contigus 130 s'étendant d'un collecteur inférieur 132 à un collecteur supé- rieur de sortie 134 le long de la partie inclinée 36 et de la partie verticale de la paroi 18, la partie supérieure de la rangée de tubes 130 étant disposée en for- mation ouverte pour former un écran de tube 136 à l'admission du passage latéral de gaz 20. De la vapeur à rechauffe entre dans le réchauffeur par le collecteur 132 et est chauffée dans l'ensemble dans les tubes 130 d'échange de chaleur par radiation et débitée par le collecteur supérieur de sortie 134. Le réglage final de la température de rechauffe peut être affecté en faisant fonctionner sélecti- vement les brûleurs comme décrit en relation avec le réglage de la température fi- nale de surchauffe.
Dans la variante représentée sur la Figure 5 les deux parois 16 et 18 seront tapissées de tubes de chauffe de vapeur par radiation.
La paroi 16 est tapissée de tubes de rechauffe par radiation 90 com- me décrit avec référence à la Figure 3, d'autres tubes de rechauffe 138 tapissant le ciel 78 du foyer 11 et le passage latéral de gaz 20, le toit 112 du by-pass de gaz 108, et le sol 76 du passage latéral de gaz 20, des parties droites intermé-
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diaires de tubes s'étendant en formation ouverte dans les sorties de gaz 80 et 114 du passage latéral de gaz et du by-pass de gaz 118, respectivement, et la sor- tie 110 vers le by-pass de gaz. Un tube 138 sur deux s'étend entre le collecteur supérieur 94 et un collecteur de retour 140, tandis que les autres tubes 138 s'é- tendent entre le collecteur de retour 140 et un collecteur supérieur de ciel 142.
Le collecteur supérieur de ciel 142 est relié au collecteur d'admission 102 du faisceau de tubes de réchauffe par convection 104 situé au-dessus du by-pass de gaz 108.
La paroi 18 est tapissée d'une rangée de tubes de surchauffe par radi- ation 144 s'étendant d'un collecteur inférieur 146, relié au corps de vapeur et d'eau 110 par des tubes de raccord 148, à un collecteur supérieur 150 le long de la partie inclinée 36 et de la partie verticale de la paroi 18, la partie supérieu- re de la rangée 144 étant disposée en formation ouverte pour former un écran de tubes 136 à l'admission du passage latéral de gaz 20. Le collecteur supérieur 150 est relié à un collecteur d'admission des faisceaux de surchauffe par convection 22 et 24 et un désurchauffeur 86 est relié entre les deux faisceauxo
Dans cette variante, de la vapeur du corps de vapeur et d'eau 10 est chauffée en premier lieu par radiation dans les tubes 144 et ensuite par convec- tion dans les faisceaux de tubes 22 et 24, et débitée par un collecteur de sortie 152.
La vapeur à rechauffer entre dans le réchauffeur par le collecteur 92 et est chauffée par radiation dans les tubes 90 et par convection dans les tubes 138 et le faisceau de tubes 104.
Un certain degré de réglage de la température finale de rechauffe peut être obtenu en faisant fonctionner. sélectivement les brûleurs, comme décrit ci- dessus à propos du réglage de la température finale de surchauffe.Dans la varian- te,. un changement du fonctionnement sélectif des brûleurs, ¯pour amener la flamme plus près ou plus loin de la rangée de tubes de rechauffe par radiation 90, affec- te différemment les températures .finales de rechauffe et de surchauffe.
Un fin réglage de la température finale de surchauffe est obtenu par le désurchauffeur 86.tandis qu'un fin réglage de la température finale et rechauf- fe est obtenu par l'actionnement du clapet 116 commandant l'écoulement des gaz dans le faisceau de tubes de réchauffe 104.
REVENDICATIONS.
1.- Groupe générateur et chauffeur de vapeur comportant une paroi de foyer comprenant des surfaces d'échange de chaleur tubulaires d'un chauffeur de vapeur par radiation, caractérisé en ce que des dispositifs placés de manière à dé- biter du combustible fluide dans le foyer comprennent des brûleurs dont les axes de débit sont espacés différemment de la dite paroi, .et par conséquent, les dites surfaces d'échange de chaleur, des dispositifs étant prévus pour commander séparé- ment le débit des dits brûleurs.