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GENERATEUR DE VAPEUR A FAIBLE EXCES D'AIR
L'invention concerne un générateur de vapeurElle vise, plus particulièrement, un dispositif destiné à la pro- duction de vapeur au moyen de la combustion d'un combustible dans l'air.
Dans la production de vapeur, il est courant de brûler un combustible, tel que du charbon pulvérisé, du mazout, ou un gaz, en suspension ét en mélange avec l'air. les produits chauds résultant de la combustion sont ensuite amenés à échanger leur chaleur avec l'eau. Dans le passé, on a tou- jours dû utiliser un excès d'air important, par rapport aux quantités stoechiométriquemnt nécessaires, pour brûler le combustible. Lorsqu'on a essayé de rapprocher la quantité d'air de la valeur théorique, on a rencontré des difficultés avec le maintien de l'allumage de la flamme au brûleur et avec
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l'obtention d'une combustion complète.
La présente invention , évite d'une manière, nouvelle les inconvénients des dispositifs suivant l'art antérieur. ' L'invention a donc pour objet un générateur de vapeur; dans lequel il est possible de réduire la quantité d'air à une valeur seulement légèrement supérieure à la proportion théoriquement nécessaire à la combustion. Le générateur suivant un l'invention a rendement élevé, dû à la diminution des pertes à la cheminée. Il a également pour avantage de présenter un encrassement réduit des surfaces d'échange de chaleur. En outre, la formation de SO3, de même que sa condensation et la corrosion dans le réchauffeur d'air, est réduite.
L'invention a encore pour objet un générateur de vapeur qui peut fonctionner avec moins de 5% d'excès d'air sans qu'on rencontre de difficultés dues au défaut d'allumage ou à la combustion incomplète. D'autre part, la température des gaz qui quittent le réchauffeur d'air peut être réduite à des valeurs qui, jusqu'à présent, ne pouvaient être admises parce qu'elles entraînaient la corrosion du réchauffeur d'air. ! j La quantité d'oxyde nitrique dans les gaz qui.sortent du générateur suivant l'invention est en outre notablement réduite.
D'autres avantages de l'invention apparaîtront aux hommes de l'art à la lecture de la présente description.
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description de sa forme d'exécution non limitative représentée sur les dessins annexés : non limitative représentée sur les dessins annexés : Fig. 1 est uhe coupe longitudinale verticale d'un générateur de vapeur suivant l'invention.
Fig. 2 est une vue schématique des brûleurs et de ,l'équipement associé, utilisés avec le générateur.
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Fig. 3 est un schéma d'une commande principale du générateur, et Fig. 4 est une coupe d'une autre forme de réalisation de l'invention.
Sur la figure 1, qui représente le mieux les traits, généraux de l'invention, le générateur de vapeur est globale- ment désigné par le repère 10. Il comprend un foyer 11, et une chaudière 12, montée sur une charpente support 13. Le foyer 11 est délimité par un mur de façade 14, un mur arrière 15, des murs latéraux 16, un toit 17 et un fond 18, définis- .sant une chambre de combustion 19 allongée verticalement. Près du fond 18 sont disposés deux épaulements horizontaux 21 et 22 situés, respectivement, sur le mur avant 14 et le mur arrière 15. Ces épaulements érmitent, avec le fond 18, une cellule à haute température 23. Des brûleurs 24 et 25.sont montés sur les épaulements 21 et 22.
Ils sont du type inter- tubes, à flamme orientable, représenté et décrit dans le' demande de brevet n 217 322, de Miller, déposée le 16 Août 1962. Ce brûleur est du type à vitesse constante, dans lequel la vitesse de l'air, à, travers le brûleur proprement dit, peut être réglée à la valeur constante optimale, quelle que soit la charge, c'est-à-dire indépendamment de l'air total intro-,,, duit dans le foyer.
La chaudière 12 comprend un ballon d'eau et de vapeur 26, relié par des descentes 27 à un ballon inférieur 28. Ce dernier est relié par des descentes 29 à un collecteur 31, situé à la base 18 du générateur et relié lui-même à des collecteurs longitudinaux 32. De 'ceux-ci partent des tubes dirigés vers le haut le long des murs latéraux 16. Des tubes dirigés vers le haut partent du collecteur 31, le long du mur
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arrière 15, et, du même collecteur 31, le long du fond 18 et du mur avant 14. Certains des tubes qui recouvrent le.mur. arrière 15 sont courbés en forme de nez 33, faisant saillie su le mur arrière 15 vers le mur avant 14. Ce nez est situé en- dessous d'une sortie de gaz 34, qui conduit aux passages arrière de la chaudière.
Ceux-ci contiennent un économiseur 35 et sont raccordés, à travers un réchauffeur d'air 36, à une cheminée 37. Un ventilateur de soufflage forcé 38 fournit l'air au réchauffeur d'air et, à travers ce dernier, à un conduit principal 39. Celui-ci est équipé d'un venteur 41 d'où .partent deux tubes pneumatiques 42 et 43, longitudinalement espacés, qui transmettent un signal, indiquant la charge du générateur, à un dispositif d'intégration 44. Le conduit principal 39 aboutit à la base du foyer, et l'air est divisé en deux partiespar une vanne 45, de manière à être dirigé dans deux conduits 46 et 47. De ces conduits partent des dérivations, une pour chaque brûleur. Par exemple, une déri- vation 48 alimente le brûleur 25, et une dérivation 49 ali- mente le brûleur 24.
Un orifice 51, situé dans le conduit 48, permet la mesure du débit d'air. Une ouverture 52 est prévue à la partie supérieure de l'épaulement 22. Cette ouverture est, munie d'un registre 53. De même/ le conduit 49 comporte un .orifice 54, et une ouverture d'air -secondaire 55 est prévue à la partie supérieure de l'épaulement 21. Cette ouverture . est munie d'un registre 56, pour le réglage de débit d'air introduit. dans le foyer à cet endroit. Un surchauffeur 57 à haute température, à rayonnement, est disposé à la partie supérieure de la chambre de combustion 19. Entre la surface supérieure du nez 33 et le toit 17, se trouve un surchauffeur 58 à température intermédiaire, à convection.
Un surchauffeur ,
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59, à basse température, est placé dans le passage arrière.
Ces trois surchauffeurs sont reliés en série, en vue de l'élévation progressive de la température de la vapeur à surchauffer.
La figure 2 représente la disposition des brûleurs, ' des conduits d'admission d'air, des m tuyauteries de combus- tible, et de leurs organes de commande associés. On voit éga- lemment la façon dont ils sont reliés à une commande principale 61. Il faut.noter que sur la surface inférieure de l'épaule- ment 22 sont disposés trois autres brûleurs 62,63 et 64, en , , plus du brûleur 25 précédemment décrit. De même, le long de la surface inférieure de l'épaulement 21, sont disposés les brûleurs 65,66 et 67, en plus du brûleur 24. Alors que le brûleur 25 st relié au conduit principal 46 par sa dériva- tion 48, c'est.une dérivation 68 qui alimente le brûleur 62; une dérivation 69 sert au brûleur 63, et une dérivation 71 au brûleur 64.
De même, le brûleur 65 est alimenté par une déri- vation 72, le brûleur 66 par une dérivation 73 et le brûleur 67 par une dérivation 74, de la même manière que le brOleur 24 est alimenté par une dérivation 49. Les dérivations asso- ciées aux brûleurs 62, 63, 64, 65,66 et 67 comportent des orifices individuels, de la même façon que la dérivation 48 du brûleur 25 est munie d'un orifice 51, et que la dérivation 49 du brûleur 24 comporte un orifice 54. La totalité de l'alimen- talion en combustible pour le foyer arrive au générateur de vapeur par une tuyauterie 75, qui est munie d'une vanne princi- pale 76 d'alimentation -'en combustible.
Pour la facilité de l'exposé, la tuyauterie 75 est représentée comme un tuyau de gaz, mais il est entendu que le combustible peut être liquide,' ou constitué par du charbon pulvérisé mélangé avec de l'air.
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Apres la vanne 76, le tuyau 75 se diviee en deux branches 77 et 78. La répartition du combustible entre ces deux branche- ' ments est réglée par un registre 79, dont la position est com- mandée par un servo-moteur hydraulique linéaire 81. Le branche ment 77 est divisé en deux dérivations 82 et 83, et la répar.' tition du combustible au point de jonction est déterminée par un registre 84 dont la position est commandée par un servo- moteur hydraulique 85. De même, le branchement 82 est divisé en deux dérivations 86 et 87, la répartition du gaz'entre celles-ci étant déterminée par un papillon 88, dont la position est commandée par un servo-moteur hydraulique 89.
La dérivation 86 est raccordée au canon du brûleur 25, tandis que la dériva- ! tion 87 est raccordée au canon du brûleur 62,,
Le branchement 83 est relié à deux dérivations 91 et 92, la répartition du combustible étant effectuée au moyen d'un papillon 93, dont la position est commandée par un servo., moteur hydraulique '94. La dérivation 91 est raccordée au canon du brûleur 63, et la dérivation 92 au canon du brûleur 64.
Le conduit 78 est divisé en deux branchements 95 et
96 et le débit de gaz est réparti entre ceux-ci au moyen d'un papillon 97, dont la,, position est déterminée par un servo-moteur, hydraulique 98: Le branchement 96 est, , son tour, relié à deux dérivations 99 et 101, la division du combustible entre celles-ci étant déterminée par un papillon 102, dont le réglage est effectué par un servo-moteur hydraulique 103. La dérivation
101 est raccordée au canon du brûleur 65, tandis que la déri- vation 99 est raccordée au canon du brûleur 24.
Le branchement . 95 est relié à deux dérivations 104 et 105, et le combustible est réparti entre celles-ci au moyen d'un papillon 106, dont la position est déterminée par un servo-moteur hydraulique 107. Les
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positions des servo-moteurs hydrauliques 81,85, 89,94, 98, 103 et 107, sont commandées par l'intermédiaire d'une série de conduits hydrauliques 108 raccordées à la commande cen- 'traie. 61.
La dérivation 86 comporte un orifice 109, dont les côtés opposés sont raccordés à des conduits 111 et 112, disposés de manière à transmettre l'indication de la pression de part et d'autre de l'orifice. Ces pressions donnent l'in- dication du débit de combustible à travers l'orifice. Il est entendu que le dispositif de mesure de débit est différent suivant le combustible utilisé ; un orifice calibré convient quand le combustible est du gaz, mais on peut envisager un système de mesure différent pour le mazout ou le charbon pul- vérisé. Les autres extrémités @ conduits 111 et 112 sont raccordées à un régulateur de proportion air-combustible 113, Des conduits 114 et 115 sont également branchés de part et d'autre de l'orifice 51 de la dérivation 48.
Ces derniers conduits sont raccordés au régulateur 113 et lui donnent une indication du débit d'air envoyé au brûleur 25. Une partie importante du régulateur 113 est constituée par un dispositif .intégrateur 116, capable d'émettre un signal de sortie dans un conduit 117, sous la forme d'une pression d'air représentative de la somme des pressions d'air dans les conduits 111, 112, 114 et 115. Les conduits 111, 112 sont connectés au dispositif de totalisation de manière donner un résultat qui est la dif- férence de leurs indications respectives. Les conduits .114 et 115 sont raccordés de la même façon au dispositif totali- sateur.
Le. résultat net dans le conduit 117 est une pression d'air égale au rapport des différences de pression dans les deux paires de conduits, c'est-à-dire au rapport air-combustible
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Chacun des autres brûleurs 62, 63, 64, 24, 65, 66 et 67, comporte également, dans ses propres dérivations d'alimentation en combustible et en air, des orifices qui sont reliés par des conduits correspondants à des régulateurs de rapport air- combustible. Le brûleur 62 comporte un régulateur 118 raccordé,. par un conduit 119. semblable au conduit 117, à la commande centrale 61. De même, le brûleur 63 comporte un régulateur
121, dont le conduit de sortie 122 est relié à la commande centrale.
Un régulateur 123 et un conduit de sortie 124 sont prévus pour le brûleur 64 ; un régulateur 125 et un conduit de sortie 126 correspondent au brûleur 24. Le brûleur 65 com- porte un régulateur 127 relié à la commande centrale par un conduit 128 ; le brûleur 66 a un régulateur 129 et un conduit
131 de liaison à la commande centrale 61, et enfin le brûleur
67 comporte un régulateur 132 avec un conduit de sortie 133.
Les conduits 42 et 43, venant du venturi principal . 41 placé sur l'arrivée d'air, amènent un signal indicateur de la charge à un dispositif totalisateur 44 ; celui-ci sous- trait un signal de l'autre et donne un signal de sortie, dans un conduit 134, proportionnel à la différence entre les deux signaux. Ce signal de sortie est par conséquent proportionnel au débit d'air qui circule dans le conduit principal 39 et il indique la charge du générateur de vapeur. Le conduit 134 est relié à un servo-moteur pneumatique 135 qui agit sur un rhéostat 136 reliant une source 137 d'énergie électrique à la bobine 138 d'une servo-vanhe électro-hydraulique 139.
L'entrée de cette vanne est reliée à une source d'huile hydraulique sous pression, et sa sortie est reliée aux extrémités opposées d'un servo-moteur hydraulique 141. La tige de piston de ce dernier est reliée à un levier de manoeuvre 142 de la vanne
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principale de combustible 76, de manière à régler la position de celle-ci.
La figure 3 représente les détails de la commande principale 61. Arrivent à cette commande les conduits 124, 122 .
119, 117, 126, 128,131 et 133, venant des contrôleurs indi- viduels de rapport air-combustible et indiquant les quantités d'air et de combustible introduites dans chaque brûleur cor- respondant. Des conduits hydrauliques 108 sortent de la com- ; mande principale 61. Ils aboutissent aux différents servo- moteurs de papillons associés à l'admission de combustible . dans les brûleurs. Tous les conduits d'entrée sont d'abord raccordés à un dispositif totalisateur 143, qui donne un signal de sortie, dans un conduit 140. Ce signal représente la dit- férence des quantités de combustible admises de chaque c8té du générateur. Le conduit 140 est relié à un servo-moteur pneumatique 144, qui agit sur un rhéostat 145 en vue de la commande d'une électro-vanne 146.
Celle-ci contrôle la posi- tion du servo-moteur 81 et du papillon 79. Les conduits 122 et 124 sont également connectés à un dispositif totalisateur - 147, pour donner un signal de sortie pneumatique dans un con- duit 148 relié à un servo-moteur pneumatique 149. Ce servo- moteur agit sur un rhéostat 151 qui, à son tour, commande la vanne 152 de manière à actionner le servo-moteur hydraulique 94 et le papillon 93. Les conduits 117 et 119 sont également reliés à un dispositif totalisateur 153, dont le signal de sortie est amené par un conduit 154 à un servo-moteur pneu- matique 155.
Celui-ci agit sur un rhéostat 156, de manière à commander une vanne 157 et à actionner le servo-moteur hydrau- lique 89 et le papillon 88, Les quatre conduits 117,119, 122 et 124 sont raccordés à un dispositif totalisateur 158 qui en- voie un signal de sortie à travers un conduit 159. Celui-ci
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aboutit à un servo-moteur pneumatique 181, qui agit sur u rhéostat 162. Ce dernier commande une vanne 163. dont les sorties aboutissent à un servo-moteur hydraulique 85, qui actionne le papillon 84.
Les conduits 126, 128,131 et 133 sont reliés à ; un dispositif totalisateur 164, dont le conduit de sortie 165 est raccordé à un servo-moteur pneumatique 166. Ce der- nier agit sur un rhéostat 167 pour la commande d'une vanne 168, dont la sortie 108 est reliée au servo-moteur hydrau- . lique 98 qui actionne le papillon 97. Les conduits 126 et 128 sont également reliés à un dispositif totalisateur 169, dont le conduit de sortie 171 est raccordé à un servo-moteur pneumatique 172. Celui-ci agit sur un rhéostat 173. qui déter- mine le réglage d'une vanne 174, Cette dernière est reliée, par les conduits 108, au servo-moteur hydraulique 103 qui actionne le papillon 102.
De même, les conduits 131 et 133 sont également reliés à un dispositif totalisateur 175 ayant un conduit de sortie 176 raccordé à un servo-moteur pneumati- que 177. Ce dernier agit sur un rhéostat 178 et détermine un courant électrique sur la bobine d'une servo-vanne 179. Les conduits de sortie 108 de celle-ci sont reliés au servo- moteur hydraulique 107 qui détermine le réglage du papillon 106.
La figure 4 représente une autre disposition des brûleurs. Dans ce cas, le brûleur représenté, désigné par le repère 181, est du type à vitesse constante, décrit dans la demande de brevet n 180 503, de Kuhner, déposée le 19 Mars 1962. Le conduit principal 182 est coudé vers le haut, pour se diriger vers le brûleur ; il comporte, dans sa partie coudée, des ailettes fixes de direction d'air 183. Un venturi
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184, d'où partent des conduits 185 et 186, est disposé dans le conduit 182. Le caisson de brûleur 187 est placé à l'in- térieur du conduit ; il comporte une paroi verticale 188 qui sépare une partie de l'air qui traverse le conduit et l'oblige . à pénétrer dans le caisson de brûleur 187. En outre, une paroi supplémentaire 189 est aisposée entre laaroi 188 et le mur du foyer.
Cette paroi est courbée de manière à former une partie horizontale qui divise le brûleur exactement en deux parties, Un papillon 191 est prévu entre la paroi 188 et la paroi 189, près de leur entrée. Un papillon semblable 192 existe à l'entrée entre la coison 189 et le mur de la chaudère.
Dans le brûleur lui-même, on trouve des ailettes supérieures 193, situées du c8té supérieur de la cloison 189, et des ailet.-' tes inférieures 194 situées du @té inférieur de cette cloison, la partie horizontale de cette dernière étant alignée avec le canon 195 du brûleur. Le mur de la chaudière, immédiatement au-dessus de la face supérieure de l'épaulement 196, comporte une ouverture 197 formée par cintrage des tubes vers l'arrière et latéralement. Dans cette ouverture est montée une tubulure 198 en tôle. Cette tubulure est éauipée d'un papillon 199, pour la commande de l'air qui pénètre du conduit dans le foyer, comme air tertiaire.
Le brûleur peut être réglé en vue du maintien de la vitesse de l'air, autour du canon de combustible, à une valeur constante optimale indépendante de la charge.
Le fonctionnement de l'appareil suivant l'invention, exposé ci-dessous, sera mieux compris à la lumière de la des- cription qui précède. Le mélange d'air et de combustible brûle . dans la cellule à haute température 23 et dans la chambre de combustion 19, puis traverse les éléments de la chaudière 12 pour produire de la vapeur. Celle-ci est surchauffée dans les
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surchauffeurs 59, 58 et 57, avant d'être envoyée à une tur.
, bine. L'air est envoyé au générateur de vapeur par le venti. lateur de soufflage forcé 38, qui le refoule dans le réchauf- feur d'air 36, où il soumis à l'échange de chaleur avec les gaz quittant le générateur. Le débit total d'air dans le générateur est mesuré au moyen du venturi 41 et transmis, par, les conduits 42 et 43,.au dispositif totalisateur 44. La ' sortie de ce dispositif indique toujours la charge de l'unité, et la présente invention permet d'ajuster le combustible intro- duit dans les brûleurs en fonction de cette charge et du débit d'air. L'air qui arrive dans le conduit principal 39 est divisé, par le papillon 45, en deux parties.
Une partie de l'air alimente les brûleurs arrière 25,62, 63 et 64, tan- dis que l'autre partie sert aux brûleurs avant 24, 65, 66 et 67 ,Chacun des brûleurs est alimenté par sa propre dérivation, et chacune de celles-ci comporte un orifice permettant de con- naître exactement le débit d'air vers le brûleur considéré. De même, le débit de combustible envoyé au canon de chaque buû leur est mesuré séparément.
Le réglage du débit total de combustible dans un rapport exact avec l'air total, et la division de ce combustible proportionnellement à l'air envoyé à chaque brûleur, permettent de ainterir un rapport air- combustible exact pour chacun des brûleurs, ainsi qu'un excès ') d'air déterminé avec'précision. Les signaux émis par le ven- turi 41 sont envoyés au dispositif totalisateur 44, par l'in- termédiaire des conduits 42 et 43. La sortie du dispositif dans le conduit 134 indique le débit total d'air introduit dans l'unité. Ce signal agit, à travers le servo-moteur pneumatique 135 le rhéostat 136, et le servo-vanne 139, de manière à ajuster le servo-moteur 141.
Celui-ci règle, à son
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tour, le taux d'alimentation au moyen de la poignée 142 de la vanne 76. La quantité totale de combustible admise aux buû- leurs est dans un rapport correct avec la quantité totale d'air envoyée aux brûleurs, au même instant. Le problème est alors de diviser le combustible, vers les différents brûleurs, de telle sorte qua chaque brûleur reçoive une quantité de com- bustible en proportion prédéerminée avec la quantuté d'air dirigée vers ce brûleur. Ce réglage individuel est nécessaire, à cause de la difficulté de diviser l'air en proportions ', , exactes.
Quel que soit le soin apporté au dessin des conduits et au fonctionnement des papillons de réglage d'air, le débit d'air varie considérablement d'un brûleur à l'autre, particu-,' lièrement d'une charge à une autre. Pans ces conditions, si on n'utilisa pas la présente invention, et qu'on essaie de réduire la quantité totale d'air de manière à avoir un faible excès, il est très probable que certains brûleurs recevront plus que l'excès d'air qu'on désire respecter, alors que d'au- tres n'auront pas assez d'air. Les risques d'une telle situa- )ion sont le défaut d'allumage, les explosions, l'instabilité et autres conditions dangereuses.
Le combustible, qui arrive par la tuyauterie prin- cipale 75 et la vanne 76, est réglé à la valeur exactément égale au total désiré pour tous les brûleurs. Le combustible est ensuite divisé en deux parties par le papillon 79 ; une partie est dirigée dans le branchement 77 et l'autre partie dans le branchement 78. Cette division est faite dans les proportions voulues grâce au dispositif totalisateur 143, qui reçoit les signaux d'air et de combustible vers l'ensem- ble de brûleurs arrière, et les signaux d'air et de combus- tible vers l'ensemble des brûleurs avant.
Le dispositif 143
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compare ces signaux et détermine si la proportion de combus tible entre les brûleurs avant et arrière est correctes Si ; elle n'est pas correcte, il agit sur le papillon de répar- tition jusqu'à obtenir la répartition convenable. De la même façon, le combustible total dirigé vers les brûleurs arrière' est divisé, par le papillon 84, entre la dérivation 82 ali- mentant les brûleurs 25 et 62 et la dérivation 83 alimentant les brûleurs 63 et 64. Bien entendu, le combustible dans la conduite 82 est divisé, par le papillon 88, entre lse buû- leurs 25 et 62, tandis que le combustible qui passe dans la conduite 83 est divisé, par le papillon 93, entre les buû- leurs 63 et 64.
La même disposition s'applique aux brûleurs avant. Le combustible dirigé dans la dérivation 78 pour alimenter les brûleurs avant est divisé en deux parties par le papillon 97. Une partie va dans la dérivation 96, où elle. est répartie, par le papillon 102, entre les brûleurs 24 et
65. L'autre partie passe dans ia dérivation 95 et elle est divisée, par le papillon 106, pour l'alimentation des brûleurs
66 et 67. On voit donc que le combustible qui aboutit à chaque brûleur est réglé avec précision par les papillons situés en amont.
Le combustible qui aboutit au brûleur'25 traverse l'orifice 109 ; une indication de la quantité de combustible est envoyée, par l'intermédiaire des conduits 111 et 112, au dispositif 113, dans lequel la différence des indications agit pour moduler la pression d'air dans le conduit de sortie
117. En même temps, l'air qui aboutit au brûleur 25 traverse l'orifice 51. Une indication de la quantité d'air ainsi en- voyée au brûleur est transmise, par l'intermédiaire des conduits 114 et 115, au dispositif 113, de sorte que la dif- férence entre ces'deux signaux agit pour moduler la pression
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dans le conduit 117. Chacun des dispositifs 113, 118, 121 , 123, 125, 127, 129 et 132 est relié à la commande principale 61 par un conduit.
Chacun de ces conduite contient une pres- sion d'air qui représente le rapport air-combustible du buû- leur considéré. Ces pressions sont associées de différentes façons dans la commande principale 61. Par exemple, les signaux; des brûleurs arrière 25, 62, 63 et 64 passent dans la commande principale, à travers les conduits 124,122, 119 et 117, res- pectivement, et ils sont amenés au dispositif totalisateur 143. Les signaux des brûleurs avant 24,65, 66 et 67, arrivent à la commande principale par les conduits 126, 128, 131, 133, respectivement, et ils sont également amenés au dispositif totalisateur 143. Les signaux des brûleurs avant sont raccordés à un côté des diaphragmes du dispositif totalisateur, tandis que ceux des brûleurs arrière sont admis de l'autre.côté de ces diaphragmes.
Le résultat net est que le signal de sortie du dispositif 143, qui apparaît dans le conduit 144, représente la différence entre le combustible et l'air arrivant aux, buû- leurs arrière et ceux arrivant aux brûleurs avant. Cette diffé- rence est transmise, à travers le servo-moteur pneumatique 144 et le rhéostat 145, pour la commande de la vanne 145.
Celle-ci actionne le servo-moteur hydraulique 81 et règle le ' papillon 79 de manière à répartir le combustible entre les brûleurs avant et les brûleurs arrière. Lorsque le combustible' a été ainsi divisé, il est à nouveau subdivisé entre les grou- pes de brûleurs du mur avant et du mur arrière, et encore bune fois entre les brûleurs individuels de chaque groupe. Dans chaque cas, ceci est fait au moyen d'un dispositif totalisa- teur qui reçoit le signal pneumatique de rapport air-combus- tible de chaque brûleur. Il en résulte que le.rapport air-. ,
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combustible de chaque brûleur.est contrôle avec beaucoup. , ,, de précision.
Il est possible de régler l'excès d'air, qui tra- verse les brûleurs, à une très faible valeur, l'air et le ' combustible arrivant dans la cellule à haute température 23 et se mélangeant complètement. L'utilisation d'un contrôle précis du rapport air-combustible, de brûleurs du type à vitesse constante, et d'une cellule à haute température, assure un bon allumage, de sorte que l'excès d'air peut être réduit à une valeur très faible sans danger de défaut d'al- lumage. Même si le rapport air-combustible à un brûleur par.
ticulier est accidentellement en dehors du réglage, ceci est compensé par le fait que la vitesse réelle de l'air à travers' le brûleur est à la valeur optimale, ainsi que par le mélange' complet que subissent l'air et le combustible dans la cellule à haute température. En outre,la température élevée dans la cellule favorise l'allumage et la combustion de mélanges qui seraient peu convenables pour des foyers usuels. Dans certains,,; cas, il peut être souhaitable et nécessaire d'introduire une partie de l'air dans le courant gazeux, pour compléter la combustion. Ceci peut être obtenu au moyen des ouvertures d'air, 52 et 55, situées au-dessus de la cellule à haute température .
-et réglées par les papillons 53 et 56.
Dans le cas du brûleur 181 représenté sur la figure 4, le débit d'air envoyé au brûleur considéré est mesuré dans le venturi 184. Les pressions mesurées en des points espacés du venturi sont transmises par l'intermédiaire des conduits 185 et 186 et donnent une indication de la l'j¯ quantité d'air entrant dans l'unité. L'air est div sé par les papillons,191 et 192, passe dans les parties s périeure
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et inférieure du brûleur, et traverse les ailettes supérieures
193 et les ailettes inférieures 194, respectivement.
De cette façon, il est possible d'avoir un mélange, avec une faible quantité d'air, dans la partie inférieure du brûleur, et un mélange, avec une grande quantité d'air,dans la partie supé- rieure du brûleur. De plus, on peut ajouter de l'air secondaire au-dessus de la flamme, par l'ouverture 197, le papillon 199 ' permettant de régler le débit d'air qui traverse la tubulure
198.
Il est certain que la combustion d'un combustible avec une quantité d'air proche de la valeur théorique est très intéressante pour un possesseur de chaudière, mais qu'elle présente aussi des difficultés quand on utilise un équipement suivant l'art antérieur. Ce mode de fonctionnement améliore les taux de @ransmission de chaleur par diminution des pertes j à la cheminée. En outre, quand on brûle du mazout avec un minimum d'excès d'air, il apparait qu'on supprime le salisse- ment des surfaces de chauffe. La formation de SO3 est également réduite, ce qui supprime presque complètement la corrosion 'par condensation dans les réchauffeurs d'air. L'absence virtuelle d'excès d'oxygène dans les gaz effluents permet d'abaisser la température de ceux-ci au-dessous des valeurs habituellement pratiquées jusqu'à présent.
Ceci est possible même avec des combustibles à haute teneur en soufre. Le fonc- tionnement normal avec une quantité d'air de combustion proche ' de la théorie nécessite un contr8le très précis du rapport air-combustible pour chaque brûleur. Un autre facteur concerne l'effet d'un excès d'air minimum sur la composition chimique des gaz évacués. Certains travaux expérimentaux montrent qu'il faut introduire de l'air au-dessus de la flamme pour
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réduire au maximum l'oxyde nitrique dans les fumées.
L'emploi d'une rangée d'ouvertures d'air au-dessus du brûleur, par lesquelles une quantité réglée d'air tertiaire pénètre dans le foyer, permet d'augmenter la teneur en oxygène des fumées, t ce qui a pour effet d'abaisser leur concentration en oxyde ,. nitrique. La répartition du débit d'air envoyé à chaque buû- leur, entre la moitié supérieure et la moitié inférieure des ouvertures d'air séparées par des papillons réglables, permet d'augmenter ou diminuer le débi d'air au-dessus ou au-dessous des brûleurs. On dirige ainsi l'air dans le combustible avec la distribution la plus avantageuse.
Lorsqu'on brûle un com- bustible avec un excès d'air réduit tout à fait au minimum, il est bien entendu important que les parties du combustible susceptibles de brûler et l'oxygène de l'air se rencontrent mutuellement très vite. Il est également important qu'aucune fraction de l'air de combustion ne s'échappe à travers le foyer sans participer à la combustion. Il faut remarquer qu'avec la présente construction, avec le type de foyer repré. senté sur la figure 1, les brûleurs du mur avant sont disposés sur une seule rangée horizontale. Ceci permet d'amener un seul conduit à chaque brûleur, de façon simple et peu coû- teuse, de sorte que la distribution d'air, même avant,le ré- glage individuel des brûleurs, est tout à fait régulière.
L'emploi de brûleur à flamme dirigée et à vitesse contrôlée permet de maintenir à travers le brûleur, à faible charge, de plus grandes vitesses qu'avec les brûleurs usuels. On peut ainsi utiliser un faible excès d'air à des charges plus fai- bles qu'il n'a été possible de le faire jusqu'à présent.
'En conclusion, on voit que la possibilité d'employer un faible excès d'air, c'est-à-dire de l'ordre de o à 5%,
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permet d'obtenir un meilleur rendement de l'installation, puisque l'excès d'air absorbe de la chaleur et l'entraine hors de la chaudière. D'autre part, il se forme moins de pentoxyde de venadium et les surfaces sont de ce fait plus propres. Il se forme également moins de S03, et la corrosion du réchauffeur d'air est par suite diminuée. Il y a moins de condensation à l'extrémité froide et par conséquent moins de corrosion du réchauffeur d'air.
En outre, ce mode de fonction- nement permet d'abaisser la température finale des gaz évacués, sans risquer la formation de produits corrosifs dans le réchauf' feur d'air, même avec des combustibles à haute teneur en sou- ; fre. Quand on utilise de l'air tertiaire, il se forme moins de NO2 et par conséquent moins de risque de brouillard. La pré- sente disposition est partieul rement favorable à un fonc- tionnement régulier avec un faible excès d'air, du fait que chaque brûleur possède son propre conduit d'air, ceci étant rendu possible par l'utilisation d'une seule rangée horizon- tale de brûleurs et d'une cellule à haute température.
La présente construction du foyer, avec une cellule à haute tem- pérature,' est moins exigeante pour le maintien exact du rapport[ théorique- air-combustible, parce que le mélange et la tempe- rature élevée dans la cellule inférieure favorisent l'alluma- ge rapide et la combustion complète. Il est également pos- sible de contrôler la température de vapeur, au moyen du ré- glage de l'excès d'air, entre zéro et un maximum pratique.
Il est entendu que des changements de détail peuvent être apportés dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, sans sortir du cadre de la présente invention ; celle-ci n'est pas limitée aux formes d'exécution particulières représentées et décrites plus haut.