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La présente invention concerne une installation pour la production de vapeur comprenant une chaudière produisant de la vapeur saturée ou partielle- ment surchauffée, ainsi qu'un surchauffeur séparé. Les termes "eau" et "vapeur" utilisés pour la commodité dans le présent mémoire couvrent tout autre liquide approprié et sa vapeur.
Le surchauffeur séparé d'une installation pour la production de va- peur suivant l'invention comprend un groupe de tubes de chauffage de vapeur dis- posés dans une enceinte qui est raccordée de façon à recevoir du gaz chaud prove- nant de la chaudière et qui comporte un ventilateur de circulation à ou près de sa sortie, par lequel les gaz refroidis peuvent être renvoyés à la chaudière.
Afin que l'invention soit bien comprise, une installation pour la production de la vapeur possible sera décrite ci-après de façon détaillée, à ti- tre d'exemple, et certaines variantes de l'installation seront également suggé- rées.
Dans les dessins annexés: la Fig. 1 est une vue schématique en élévation, partie en coupe, de l'installation utilisée pour illustrer l'invention ; les Figs. 2, 3, 4 et 5 sont des chémas représentant quatre modes différents d'utilisation du surohauffeur séparé de l'installation représentée sur la Fig. 1.
Dans l'installation représentée sur la Fig. 1, les brûleurs 11 d'une chaudière marine 10 du type Poster Wheeler, comportant un surchauffeur 12, 12A qui en fait partie intégrante et est placé à l'extrémité inférieure du passage de gaz 14''au-dessus duquel est placé un économiseur 16, sont alimentés d'air de combustion par un ventilateur à tirage forcé 18. Des gaz de combustion chauds passent sur les tubes du groupe de tubes-générateurs de vapeur 20, sur les élé- ments 12 et 12A du surchauffeur et sur l'économiseur 16 et s'échappent à la che- minée.
Le surchauffeur séparé 22 comprend un groupe simple 24 de tubes de surchauffe disposés dans une enceinte proche de la chaudière 10. Une entrée de gaz débouchant dans l'espace prévu dans l'enceinte est raccordée par un conduit 26 à un point situé dans le parcours des gaz de la chaudière entre les tubes générateurs de vapeur 20 et le surçhauffeur 12 qui fait partie intégrante de la chaudière. L'entrée de ce conduit peut être obturée par un jeu de registres 28.
Un ventilateur de circulation 30 est prévu, à la sortie de gaz du surchauffeur séparé et sa sortie est raccordée par un conduit 32 au foyer de la chaudière 10. Ce conduit peut également être obturé( par des registres 34.
Le conduit de retour venant du surchauffeur séparé est pourvu d'une conduite de liaison 36 aboutissant à la sortie du ventilateur à tirage forcé 18 de sorte que de l'air froid peut être introduit dans les conduits 32 et 26 et dans le surchauffeur séparé 22. S'il est souhaitable d'utiliser la chaudière 10 sans le surchauffeur séparé 22, on peut le faire en toute sécurité en arrêtant simplement le ventilateur de circulation 30 et en fermant les registres 28 et 34 dans les conduits d'entrée et de sortie des gaz 26 et 32 respectivement, qui aboutissent au surchauffeur séparé 22 et en admettant de l'air de refroidissement du ventilateur à tirage forcé 18 en ouvrant un registre 38 dans la conduite de liaison 36.
Dans l'installation décrite, la température de la vapeur qui quitte le surchauffeur séparé 22 peut être avantageusement réglée en modifiant la quan- tité de gaz qui le traverse, de préférence en réglant le débit du ventilateur de circulation 30. Un désurchauffeur peut également être utilisé pour régler la température de la vapeur qui quitte le surchauffeur intégral, par exemple un désurchauffeur refroidi à l'air placé dans le conduit qui relie le ventilateur
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à tirage forcé 18 à la chaudière 10. L'installation peut être aisément adaptée à une commande automatique. Elle est de préférence pourvue d'un dispositif de sécurité permettant de couper la circulation du gaz chaud dans le surchauffeur séparé 22 si le débit de la vapeur qui le traverse tombe en dessous d'une valeur minimum prescrite.
La sortie du gaz allant de la chaudière au surchauffeur séparé ne doit pas nécessairement être placée à l'endroit représenté, elle peut par exemple être située en un point intermédiaire dans le chemin d'écoulement du gaz sur la surface génératrice de vapeur 20 ou en un point situé dans le surchauffeur 12, 12A de la chaudière ou au-delà de ce dernier pourvu que les gaz qui passent au surchauffeur séparé aient été refroidis dans une mesure substantielle en passant sur une surface de chauffage par convection placée dans la chaudière 10.
Il peut être souhaitable de séparer la sortie du gaz reliant la chaur dière 10 au surchauffeur séparé 22 par des tubes générateurs ou surchauffeurs de vapeur de façon à protéger les registres 28 lorsqu'ils sont fermés.
De la vapeur peut être prise à la sortie du surchauffeur intégral 12 pour être utilisée dans les turbines auxiliaires et de marche arrière et on peut utiliser le surchauffeur séparé 22 pour débiter de la vapeur aux turbines de marche avant à une température très élevée, à savoir de 1.050 à 1150 F (5655' à 626 C). Dans ce cas, il est préférable de placer la vanne d'arrêt de la va- peur ainsi que d'autres commandes (non représentées) à l'entrée du surchauffeur séparé 22 de façon à leur éviter de devoir résister à la température finale du surchauffeur.
Une autre surface de chauffage peut être placée entre les tubes 24 du surchauffeur séparé et le ventilateur de circulation 30 afin de réduire la température des gaz que le ventilateur 30 doit faire circuler.
Il n'est pas nécessaire que le surchauffeur séparé 22 soit utilisé pour chauffer de la vapeur saturée ou partiellement surchauffée provenant de la même chaudière 10 que celle dont il reçoit des gaz de chauffage. Toute la vapeur ou une partie de celle-ci peut provenir d'une autre source, par exemple d'un réacteur nucléaire. L'invention peut en fait être appliquée à n'importe quelle combinaison de chaudière et de 'machinerie et le surchauffeur 22 peut contenir deux ou plusieurs circuits de vapeur séparés. L'invention n'est pas limitée à une utilisation marine, quoiqu'elle y soit particulièrement applicable.
Les figs. 2 à 5 représentent quatre variantes d'utilisation du sur- chauffeur séparé 22. La fig. 2 représente un agencement dans lequel le surchauf- feur 22 est utilisé simplement pour saturer de la vapeur provenant d'une chau dière 10A qui ne comporte pas de surchauffeur en faisant partie intégrante.
Dans le circuit représenté sur la fig. 3, le surchauffeur 22 est utilisé pour chauffer de la vapeur provenant d'une source séparée, la vapeur provenant de la chaudière 10 étant chauffée dans le surchauffeur 12 faisant partie intégrante de la chaudière.
La fig. 4 représente un agencement qui est une combinaison des Figs.
2 et 3. La chaudière 10B ne comporte pas de surchauffeur intégral en faisant partie intégrante et le surchauffeur séparé 22 est utilisé pour avoir de la va- peur pour la chaudière ainsi que-pour une source séparée.
L'agencement représenté sur la Fig. 5 convient particulièrement pour procurer de la vapeur pour un jeu de turbines comprenant une turbine à haute pression, la turbine de marche avant d'une installation marine, construite de façon à perdre de la vapeur à une température très élevée. Comme indiqué plus haut, la soupape de sûreté S et la vanne d'arrêt principale V sont avantageuse- ment placées à l'entrée du surchauffeur séparé 22.
La vapeur pour les turbines auxiliaires, ainsi que pour la turbine de marche arrière d'une installation mari- ne est prise à la sortie du surchauffeur 12 faisant partie intégrante de la chaur
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dière.Un agencement de ce genre est très avantageux du fait que, s'il faut arrêter la turbine à température élevée, on peut utiliser l'installation sans cette tur- bine, et sans risquer des détériorations, en isolant simplement le surchauffeur séparé 22.
REVENDICATIONS
1. Installation pour la production de vapeur, caractérisée en ce qu'elle comprend une chaudière servant à produire de la vapeur saturée ou partiel- lement surchauffée et un surchauffeur séparé placé dans une enceinte qui est rac- cordée de façon à recevoir du gaz chaud venant de la chaudière et refroidi par une surface de chauffage par convection placée dans la chaudière et qui comporte à ou près de sa sortie un ventilateur de circulation par lequel les gaz refroi- dis peuvent être renvoyés à la chaudière.
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The present invention relates to a plant for the production of steam comprising a boiler producing saturated or partially superheated steam, as well as a separate superheater. The terms "water" and "vapor" used for convenience herein cover any other suitable liquid and its vapor.
The superheater separate from a plant for the production of steam according to the invention comprises a group of steam heating tubes arranged in an enclosure which is connected so as to receive hot gas from the boiler and which has a circulation fan at or near its outlet, through which the cooled gases can be returned to the boiler.
In order that the invention be fully understood, a possible installation for the production of steam will be described below in detail, by way of example, and certain variations of the installation will also be suggested.
In the accompanying drawings: FIG. 1 is a schematic elevational view, partly in section, of the installation used to illustrate the invention; Figs. 2, 3, 4 and 5 are diagrams showing four different modes of use of the separate superheater of the installation shown in FIG. 1.
In the installation shown in FIG. 1, the burners 11 of a marine boiler 10 of the Poster Wheeler type, comprising a superheater 12, 12A which is an integral part thereof and is placed at the lower end of the gas passage 14 '' above which is placed an economizer 16, are supplied with combustion air by a forced draft fan 18. Hot combustion gases pass over the tubes of the group of steam generator tubes 20, over elements 12 and 12A of the superheater and over the economiser 16 and escape to the chimney.
The separate superheater 22 comprises a simple group 24 of superheating tubes arranged in an enclosure close to the boiler 10. A gas inlet opening into the space provided in the enclosure is connected by a duct 26 to a point situated in the path. gas from the boiler between the steam generator tubes 20 and the superheater 12 which is an integral part of the boiler. The entrance to this duct can be closed by a set of registers 28.
A circulation fan 30 is provided at the gas outlet of the separate superheater and its outlet is connected by a duct 32 to the furnace of the boiler 10. This duct can also be closed (by registers 34.
The return duct from the separate superheater is provided with a connecting duct 36 leading to the outlet of the forced draft fan 18 so that cold air can be introduced into the ducts 32 and 26 and into the separate superheater 22 If it is desirable to use the boiler 10 without the separate superheater 22, this can be done safely by simply turning off the circulation fan 30 and closing the dampers 28 and 34 in the inlet and outlet ducts. gases 26 and 32 respectively, which terminate at the separate superheater 22 and admit cooling air from the forced draft fan 18 by opening a damper 38 in the connecting duct 36.
In the installation described, the temperature of the steam leaving the separate superheater 22 can be advantageously controlled by varying the amount of gas passing through it, preferably by controlling the flow rate of the circulation fan 30. A desuperheater can also be controlled. used to regulate the temperature of the steam leaving the integral superheater, for example an air-cooled desuperheater placed in the duct that connects the fan
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forced draft 18 to the boiler 10. The installation can easily be adapted to automatic control. It is preferably provided with a safety device making it possible to cut off the circulation of the hot gas in the separate superheater 22 if the flow rate of the steam passing through it falls below a prescribed minimum value.
The gas outlet from the boiler to the separate superheater does not necessarily have to be placed at the location shown, it may for example be located at an intermediate point in the gas flow path on the steam generating surface 20 or at a point in or beyond superheater 12, 12A of the boiler provided that the gases passing to the separate superheater have been cooled to a substantial extent by passing over a convection heating surface placed in boiler 10.
It may be desirable to separate the gas outlet connecting the boiler 10 to the separate superheater 22 by steam generator or superheater tubes so as to protect the dampers 28 when they are closed.
Steam can be taken from the outlet of the integral superheater 12 for use in the auxiliary and reverse turbines and the separate superheater 22 can be used to deliver steam to the forward turbines at a very high temperature, i.e. from 1.050 to 1150 F (5655 'to 626 C). In this case, it is preferable to place the steam shut-off valve and other controls (not shown) at the inlet of the separate superheater 22 so as to avoid them having to withstand the final temperature of the boiler. superheater.
Another heating surface can be placed between the tubes 24 of the separate superheater and the circulation fan 30 in order to reduce the temperature of the gases which the fan 30 must circulate.
The separate superheater 22 need not be used to heat saturated or partially superheated steam from the same boiler 10 from which it receives heating gases. All or part of the steam can come from another source, for example a nuclear reactor. The invention can in fact be applied to any combination of boiler and machinery, and superheater 22 can contain two or more separate steam circuits. The invention is not limited to marine use, although it is particularly applicable there.
Figs. 2 to 5 represent four variants of use of the separate superheater 22. FIG. 2 shows an arrangement in which superheater 22 is used simply to saturate steam from boiler 10A which does not have an integral superheater.
In the circuit shown in fig. 3, superheater 22 is used to heat steam from a separate source, with steam from boiler 10 being heated in superheater 12 as an integral part of the boiler.
Fig. 4 shows an arrangement which is a combination of Figs.
2 and 3. The boiler 10B does not have an integral superheater as an integral part and the separate superheater 22 is used to provide steam for the boiler as well as for a separate source.
The arrangement shown in FIG. 5 is particularly suitable for providing steam for a turbine set comprising a high pressure turbine, the forward turbine of a marine installation, constructed so as to lose steam at a very high temperature. As indicated above, the safety valve S and the main shut-off valve V are advantageously placed at the inlet of the separate superheater 22.
The steam for the auxiliary turbines, as well as for the reverse turbine of a marine installation is taken at the outlet of the superheater 12 forming an integral part of the heating.
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An arrangement of this kind is very advantageous because, if it is necessary to stop the turbine at high temperature, the installation can be used without this turbine, and without risking damage, by simply isolating the separate superheater 22 .
CLAIMS
1. Installation for the production of steam, characterized in that it comprises a boiler serving to produce saturated or partially superheated steam and a separate superheater placed in an enclosure which is connected to receive hot gas. coming from the boiler and cooled by a convection heating surface placed in the boiler and which has at or near its outlet a circulation fan by which the cooled gases can be returned to the boiler.