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"Perfectionnements apportés au réglage de la combustion dans les installations de production de vapeur surchauffée%*
L'invention concerne des perfectionnement* apportés au réglage de la combustion dans les installations de production de vapeur surchauffée*
Une installation du genre visé comprend une chaudière dont le foyer à parois doublées par des surfaces refroidies par l'eau est chauffé par chauffe tangentielle, c'est-à-dire par combustion turbulente de charbon pulvérisé ou autre combustible injecté par des brûleurs agencés dans la partie inférieure, du foyer,
notamment aux angles d'un foyer à
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section carrée ou rectangulaire, et dirigeant leurs jets en principe tangentiellement à un cylindre fictif vertical situé dans l'axe du foyer de façon à provoquer un mouvement giratoire autour de cet axe, le surchauffeur étant placé dans la chaudière de façon qu'il soit chauffé principalement par convection par des gaz sortant dudit foyer.
L'invention concerne plus spécialement une installation de ce genre, dans laquelle des moyens sont prévus pour permettre l'obtention du degré voulu de la température de la vapeur d'eau à la sortie du surchauffeur, môme en cas de fortes fluctuations de la production de vapeur.
Dane une installation connue, on a prévu dans ce but que, pour une charge donnée, on maintient un taux sensiblement uniforme de l'alimentation du combustible, et on modifie l'inclinaison sur le plan horizontal de la direction des jets de combustible et d'air pour abaisser ou lever la position verticale de la sono de combustion, le long de l'axe du foyer,
de façon à augmenter ou diminuer respectivement la température de la vapeur surchauffée en modifiant ainsi la longueur du trajet des gaz à travers le foyer et donc le degré de refroidissement de ces gas avant de ve- nir au contact du surchauffeur*
L'expérience a toutefois permis de constater que les installas tiens connues de ce genre donnent encore lieu. des inconvénients* Un premier inconvénient réside dans le fait que l'allumage se faisait à des distances différentes du ne$ des brûleurs de chacun des quatre angles du foyer.
Un autre inconvénient réside dans le fait que le point chaud, c'est-à-dire l'axe vertical de la spirale engendrée par la chauffe tangentielle, est dans la pratique tou- jours notablement déplacé par rapport à l'axe du foyer* On a constaté notamment que , le tourbillon produit par la combus- tion tangentielle ayant un sens de rotation opposé à celui des aiguilles d'une montre, l'axe réel du tourbillon, donc de la sont
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chaude, | est en pratique déporté à droite et vers l'arrière par rapport à la face avant du foyer.
On connaît les conséquences de ces inconvénients, Dans les installations oit il faut pouvoir réaliser des allures très basses par rapport au débit maximum de la chaudière, on peut dire que dans les installations connues le feu n'est pratiquement accroché
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qu'à un angle. Le t'eu ont toujours en position instable aux mini- ma techniques très bang alors qu'au %$me débit, la stabilité se rait Meilleure donc l'allumage aux quatre angles serait plus égal, si la flasuae pouvait ttre rapprochée du nez des brûleurs dans les quatre ràgleog et cette stabilisation du feu est un des buta de l'invention. .
Par ailleurs, le décentrage du feu, c'est-à-dire le décalage de l'axe de la sono chaude par rapport à l'axe du foyer, présente souvent des inconvénient. très graves. En premier lieu, il y a une différence appréciable de la température des gaz à la sortie du foyer, ce qui entraîne des températures très élevés* des tubes de
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surchauffeurs et reaurohautreur. du c6t du départ de-1 flamme.
En plus de la destruction plus ou moins rapide des tubes soumis aux températures élevées, il faut aussi noter une plus grande facilité d'accrochage de mâchefers aux voûtes situées dans le haut du foyer et aux tubes de surchauffe. Des lors, la stabilisation de la zona chaude sensiblement dans l'axe du foyer est un autre but de l'inven- tion. les deux inconvénients signalés ci-dessus sont d'autant plus importants que la section du foyer s'éloigne du carré, Nais en rai- son de la nature même de la combustion tangentielle, et aussi des
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conditions aérodynami,wes de circulation des gaz dans le foyer, la section carrée ne pe.s pas remédier audit. inconvénients. Ceux-ci résultent d'ailleurs en un troisième inconvénient.
En effet, la mauvaise utilisation du foyer par un mauvais remplissage dans la zone des brûleurs facilite aussi la création de courants descendants
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de recirculation, chargés de gaz inertes et de cendres, ce qui nuit certainement à l'allumage du combustible débouchant au ne% des brûleurs et retarde le développement du sa combustion.
Selon l'invention, les brûleurs sont montés de façon à pou- voir régler 1'inclinaison sur le plan vertical de la direction des jets débités par ces brûleurs, c'est-à-dire de varier l'orientation des brûleurs dans le plan horizontal. Cela permet pendant la marche de l'inata'lation, de corriger l'orientation des divers brûleurs, de façon à maintenir l'axe chaud toujours pratiquement dans l'axe du foyer.
Selon l'invention cette variation d'orientation peut s'appliquer non seulement aux busettes du brûleur), qui débitent le mélange de combustible et d'air primaire, mais aussi aux buaettes d'air comburant ou secondaire, ce qui permet d'obtenir un jet de défaite pratiquement constante au nez.du brûleur. Jusqu'à présent cela n'était pas le cas par suite des concentrations air-oombus- tible, par exemple charbon pulvérisé, plus importantes à l'extrados du coude situé juste avant le brûleur, dues à l'action de la force centrifuge.
Selon une autre particularité de l'invention, on utilise des brûleurs dont la section efficace do sortie peut être réglée en marche, de façon à pouvoir varier la vitesse des jets de mélange carburé pour les adapter aux diverses conditions de marche.
Dans le môme but, l'invention prévoit aussi que l'on utilise, de préférence, des busettes d'injection d'air comburant, dont la section efficace de sortie peut être réglée, et donc aussi la vi- tesse des jets d'air. Ces possibilités de variation de la vitesse d'injection du mélange air primaire-combustible et/ou de l'air comburant permettent:, en combinaison avec les possibilités de varia. tion de l'orientation des busettes d'injection de ces deux fluides, d'assurer la stabilité de l'allumage aux quatre angles du foyer, @ malgré les modifications qui peuvent se produite dans les condi- tions de marche de l'installation.
A titre démonstratif, quelques exemples d'exécution de l'in- vention seront décrits ci-après en regard des dessina schématiques Annexé , dans lesquels
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Les figures 1 à 4 contrent des vues en coupe axiale de divers type* de busettes orientables pour brûleurs, applicables selon l'invention, et
La figure 5 est une/vue en coupe horizontale d'un foyer à chauffe tangentielle.
La figure 5 montre un foyer à section rectangulaire,chauffe par des brûleurs agencés aux angles dans la partie inférieure du foyer) plusieurs brûleurs étant en général placés dans chacun des angles* Les brûleurs sont dirigea de façon que leur* jeta notent tangentiels à un cylindre fictif central coïncidant avec l'axe du foyer et qui formera donc la zone chaude de la combustions Dans la pratique les axes théoriques A, 0 des brûleurs placés dans deux angles opposée seront en général tangents à un cylindre fictif de rayon plus petit que celui du cylindre fictif auquel sont tangente les axes théoriques B, D des brûleurs agencés dans les autres angles opposée du foyer* L'ensemble détermine la sont chaude E.
La pratique à montré que pendant la marche de l'installation cette zone chaude ne reste pas dans l'axe du foyer, mais se déplace hors de celui-ci, notamment vers la droite et vers l'arrière par rapport à la face avant ? du foyer, dans l'exemple illustré en figure 5.
Belon l'invention, la direction des jets émanant des brûleurs placé. dans les angles du foyer peut être réglée horizontalement, dans les limites nécessaires pour corriger la plus grande déviation à craindre de la zone chaude. Ainsi, dans la figure 5, A', B', C', et D', désignent les axes réels des brûleurs, qui peuvent être atteints par une correction dans le sens des flèches, l'amplitude possible de cette correction étant déterminée de façon à pouvoir ramener toujours la zone chaude dans l'axe du foyer, quelles que soient les conditions de marche de l'installation visée. De plus, il convient de prévoir de la façon connue en soi, une possibilité de réglage de l'inclinaison des jets dans le sens vertical,
afin
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de pouvoir abaisser ou élever la zone chaude selon les nécessités* Diverses formes d'exécution permettant ce réglage combiné sont illustrée* aux figures 1 à 4, dont chacune montre une busette utilisable, soit pour le mélange de combustible et d'air primaire soit pour l'air comburant ou secondaire* En général plusieurs busettes sont agencées dans chacun des angles du foyer*
Dans la figure 1, 1 désigne un corps de busette,
qui est articulé autour d'un axe horizontal 2 à un conduit fixe $ de façon à pouvoir régler l'inclinaison verticale de la busette par une commande appropriée quelconque. Pour permettre le réglage de la busette dune le plan horizontal, elle présente une partie d'extré- mité mobile 4 dont le mouvement angulaire par rapport au corps 1 peut être commandé d'une façon appropriée quelconque$ par exemple à l'aide d'une tringle 5 dont l'extrémité s'emboîte dans un secteur 6 solidaire de la partie mobile 4 et dont le contre se trouve sur l'axe 2 de réglage vertical, la longueur du secteur correspondant aux possibilités de ce réglage vertical.
La commande de l'arbre 11 permet de mouvoir la busette dans le plan horizontal autour de l'axe 7, comme indiqué par la flèche. La tringle 5 est guidée en 8 à travers le caisson du foyer et est actionnée, par exemple à l'inter- vention d'une boutonnière 9, par un levier 10 fixé sur un arbre 11 dont la rotation détermine les mouvements de la partie mobile 4, L'arbre 11 peut être commun à la commande de toutes les busettes d'un angle du foyer, chacune étant pourvue d'un système 5 à 10, tel que décrit, ou d'un autre mécanisme de commande appropriée Pour permettre le réglage individuel de chaque busette la tringle 5 peut être formée de deux parties reliées par un manchon fileté à pas ue vis opposés 12.
Le réglage des buaettea par la commande de l'arbre 11 permet de rattraper le déséquilibre dû au décentrage de la flamme et de mieux remplir la section du foyer. En plus de ce réglage, il est utile de prévoir aussi la possibilité de réglage de la vitesse
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d'injection du mélange combustible ainsi que de l'air comburant, en dehors des limites imposées par des conditions diverse , Sellée que , le fonctionnement des broyeurs de charbon lorsqu'on tra- vaille en chauffe directe, c'est-à-dire en amenant directement aux brûleurs le mélange air-combustible sortant des broyeurs ;
les risque. de bourrage dans les tuyauteries de transport par suite d'une vitesse trop faible ;1 les risques d'aggravation de l'usure des tuyauteries de transport par suite d'une vitesse trop élevée ; les caractéristiques du ventilateur d'air primaire lorsqu'on tra- vaille en chauffe indirecte, c'est-à-dire avec intervention d'un¯. tel ventilateur et d'un distributeur de charbon pulvérisé et d'air.
Les figures 2 à 4 Montrent des dispositifs permettant un tel régla- ge combiné.
En figure 2, où l'axe de réglage vertical est de nouveau dési- gné par 2, la busette 13, de section transversale généralement de forme rectangulaire, est pourvue de deux déflecteurs 14 montés sur des pivota 15 qui se prolongent à l'extérieur de la busette,6û ils sont fixés à un bras 16 portant un secteur 17 dont le centre se trouve sur l'axe 2. Une tige 18, coulissant dans des guides
19, 20 s'emboite par une extrémité dans le secteur 17 et est reliée par une biellette articulée 21 à l'arbre de commande 22 commun à toutes les busettes d'un angle du foyer.
Le deuxième déflecteur 14 peut être actionné par un système de commande similaire
Des manchons tolu que 12 permettent la commande individuelle de* déflecteurs ou pales 14.
Les pales 14 étant agencées prés du nez de la busette et donc fortement exposées à la chaleur, elles pourraient ne bloquer dans certains cas* Cet inconvénient est évité par les dispositions selon les figures 3 et 4, où les pale. 23 sont agencées loin du ne% de la busettes Celle-ci comprend un corps muni de pales directrice* fixe* 'étendant suivant des plana espacée de façon à déterminer un certain nombre de canaux, les pales mobiles 2? permettant de
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conduire le courant de fluide à travers le groupe de canaux voulu dans chaque cas particulier.
Dans la figure 3 le corps fixe 24 de la busette comprend des directrices fixes 25 auxquelles se raccordent des directrices divergentes 26 disposées dans une boite d'extrémité 27 qu l'on peut déplacer autour de l'axe 2 pour varier l'inclinaison verticale de la ortie de la busette. @
Les pales 23 sont articulée* par des charnières 28 à deux parois opposées de la busette. A la partie de chaque charnière, qui est solidaire de la pale correspondante, est fixée une tige 29 se terminant par une boutonnière 30, dans laquelle coulisse une extrémité d'une tige 31 dont l'autre extrémité est réunit à un arbre de commande 32 qui est commun à toutes les busettes d'un au gle du foyer.
En imprimant à l'arbre 32 un déplacement angulaire de valeur voulue, on peut faire pivoter la pale 23 de façon à l'ame- ner dans toute position voulue, notamment en l'amenant en regard de l'une ou l'autre des directrices fixes. Un réglage individuel est possible par des manchons 12.
La deuxième pale 23 est pourvue d'un moyen de commande simi- laire à celui de l'autre pale. En fermant à l'aide des pales un nombre plus ou moins grand des canaux détermines par les tire.. triées 25, on peut varier la section utilisée au non du brûleur et donc la vitesse d'injection. Le choix du groupe de canaux utilisé pour le passage du fluide permet de varier l'angle d'injection dans le foyer* Si la moitié des canaux sont fermés par l'une ou l'autre des pales 23, la direction d'injection pourra être amenée en F ou G, respectivement* L'angle compris entre ? et G détermine l'amplitude du réglage horizontal de cette direction d'injection.
La disposition selon la figure 4 est basée sur le même princi- pe, mais dans ce cas les directrices 33 dans la partie mobile 34 de la busette sont convergentes, de sorte que H et I déterminent les limites de la possibilité de réglage horizontal des jets*
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Parmi les avantages de l'invention résultant de l'exposé ci-dessus, il convient d'insister sur le fait que l'invention, surtout dans ses réalisations du genre illustré dans les figures 3 et 4, permet de désolidariser dans une large mesure la vitesse d'injection du combustible par rapport à la vitesse de transport et aux conditions de fonctionnement des broyeurs, lorsqu'on tra- vaille en chauffe directe,tandis qu'en chauffe indirecte,
cette possibilité permet d'obtenir un rapport air primaire-charbon pul- vérisé, qui atteint une valeur pratiquement maximum, ce qui a pour avantage certain l'obtention d'une température plus élevée du mé- lange d'air primaire et de charbon pulvérisé, ce qui est favorable à la température de combustion qui en dépend.
De plus, l'invention permet de recentrer le feu, c'est-à-dire la zone chaude, et d'avoir un plue grand coefficient de remplissage du foyer par la conjugaison judicieuse de l'angle d'injection sui- vant le plan horizontal et de la vitesse d'injection, cette posoi- bilité permettant de réduire ou de supprimer les courants de recir- culation descendants nuisibles à l'allumage et à la combustion.
Il convient encore de noter que, dans un cas tel qu'illustré en Figure 5, on ne doit pas utiliser des busettes identiques dans tous les angles du foyer. Dans les angles où l'amplitude maximum de correction, dans le plan horizontal, de la direction d'injection est plus faible, on peut se contenter de busettes de construction plus simple ne permettant qu'un réglage horizontal moins important que celui requis aux autres angles.
L'invention a été décrite ans son application à un foyer à section carrée ou rectangulaire avec brûleurs placés aux angles, mais il va de soi qu'elle reste également applicable à d'autres dispositions. De même, bien que référence ait été fait à diverses reprises à l'emploi de charbon pulvérisé, l'invention s'applique aussi à l'emploi d'autres combustibles.