CH240039A - A process for the production of high pressure steam, and a vaporization apparatus for carrying out this process. - Google Patents

A process for the production of high pressure steam, and a vaporization apparatus for carrying out this process.

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CH240039A
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boiler
casing
vaporization apparatus
vaporization
pressure
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Thermo-Mecaniques Socie Etudes
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Thermo Mecaniques Soc Civ D Et
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/22Methods of steam generation characterised by form of heating method using combustion under pressure substantially exceeding atmospheric pressure

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  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  

  Procédé de     production    de vapeur à pression élevée, et appareil de vaporisation  pour la mise en     oeuvre    de ce procédé.    La présente invention comprend un pro  cédé de     production    de vapeur à     pression    éle  vée,     caractérisé    en -ce qu'on     utilise    un appa  reil de     vaporisation        ,comportant    une chaudière       enfermée    dans une enveloppe étanche,

   et en  ce qu'on     maintient    à l'intérieur -de     cette    enve  loppe une pression gazeuse environ aussi éle  vée que celle régnant à l'intérieur de la chau  dière.  



  Il     s'ensuit    que les     parois    de     aa    chaudière  ne sont pas     soumises    à des efforts     importants     et peuvent avoir des épaisseurs     relativement     faibles.  



  L'invention comprend     aussi    un     appareil     de     vaporisation    pour la mise en     aeuvre    dudit  procédé.  



  Cet     appareil        comporte    unie -enveloppe  étanche entourant une chaudière et capable de  résister à une     pression        intérieure        -élevée,    et des       parois        isolantes        disposées    entre la chaudière  et ladite enveloppe de façon à éviter que les    gaz chauds parcourant     cette    enveloppe ne la  chauffent à une     température        susceptible    de  nuire à sa     résistance        mécanique.     



  On peut ainsi prévoir une forme     d'exécu-          tion    de l'appareil dans     laquelle    les pressions à  peu près égales de la vapeur et des .gaz peu  vent     être    portées par     exemple    à     .120    kg par  <B>cm'</B> et même au     idesà.     



  Le dessin     annexé    représente, à titre  d'exemples, deux formes d'exécution de l'ap  pareil que     comprend    l'invention.  



  La     fig.    1 est une coupe schématique     siui-          vant    un plan     diamétral    d'une première forme  d'exécution.  



  La     fig.    2 représente deux     demi-coupes     transversales faites suivant     A-B    et     C   <B>-D</B> de  la     fig.    1.  



  La     fig.    3 est un schéma montrant la cir  culation du     liquide    et de la vapeur à     travers     les     éléments    de la chaudière que comporte     l'ap-          pareil.         La     fig.    4 montre des détails de deux     ser-          pentins    concentriques, en coupe parallèle à  l'axe de la chaudière.  



  La     fig.    5 est une coupe d'une seconde  forme     .d'exécution,    suivant un plan passant  par l'axe.  



  La     fig.    6 est une coupe horizontale par  tielle 4e la chaudière que comporte cette se  conde forme     :d'exécution.     



  La     fig.    7 est une vue de détail.  L'appareil :de vaporisation représenté en       fig.    1 à 4 comporte une enveloppe extérieure  1, ou laboratoire, constituée par un cylindre  de     révolution    en acier, d'axe 0-0'.2 est une  calotte terminale     inférieure        :du        laboratoire,     venue de forge avec le     corps        :cylindrique    et 3  une calotte supérieure du laboratoire, démon  table.  



  4 est un     conduit    d'amenée     de:    l'air combu  rant. qui, dans l'exemple choisi, serait     ri     100 kg :de pression, et, par exemple,     400     de  température; 5 est un conduit de sortie des  gaz de combustion qui, dans     l'exemple        choisi.          seraient,    par exemple, à 100 kg de pression  (moins une perte de     charge    rendue     très    faible  par le tracé même de     l'appareil)    et 500  de  température. Les gaz ainsi émis sont prêts à  recevoir une     utilisation    directe quelconque.  



  Les orifices des conduits d'amenée et. de       sortie    de l'air chaud et des gaz, après démon  tage desdits conduits, servent de     trous     :d'homme pour la.     visite    de l'intérieur du labo  ratoire.  



  6 est un revêtement réfractaire; le revête  ment de la.     calotte    inférieure est établi directe  ment contre cette enveloppe; le revêtement  latéral cylindrique est tout entier porté par  une légère     charpente    métallique (non repré  sentée) grâce à laquelle il peut être mis en  place ou retiré du laboratoire en bloc; entre  le revêtement réfractaire et     l'enveloppe    du  laboratoire subsiste un jeu de l'ordre du cen  timètre     d"an:s    lequel est     bourré:    un isolant calo  rifuge plastique tel que bourre     d'amiante,        par          :exemple.     



  7 est un conduit     :d'amenée    du combustible,  supposé ici liquide; ce conduit est naturelle  ment pourvu     de    serpentins de     réchauffage.       8 désigne des     brûleurs    du     combustible    dis  posés en couronne et pourvus de leurs distri  buteurs d'air à turbulence ou autres. 9 est un  conduit d'évacuation des     suies    et scories et 10  son     obturateur;   <B>Il</B> est un appareil de     réglage     de l'évacuation     :du    conduit 9. 12 est le refoule  ment d'eau d'une pompe     alimentaire:

      dont 13  est le régulateur. 14 est un     serpentin    écono  miseur     agencé    de     manière    à protéger entière  ment la calotte supérieure contre le contact  des gaz chauds. 15     désigne        l'entrée    de l'eau  dans la,     chaudière.     



  16 est le     faisceau    tubulaire de la chau  dière. Cette chaudière est à     circulation    forcée  établie pour un taux de vaporisation élevé.  Son faisceau se compose d'une série de serpen  tins concentriques, chaque élément de serpen  tin     comprenant    au moins une     rangée    de tubes  disposés suivant un cylindre extérieur, et une  deuxième rangée suivant un     cylindre    inté  rieur. Quand on s : rapproche du centre, il est       nécessaire    de mettre en parallèle deux ou trois       rangées    extérieures, et trois, quatre ou davan  tage de     rangées    intérieures.

   On y parvient       girâce    à l'emploi de boîtes de jonction toriques  21, qui réunissent les parties basses des     tubes     des     ran-é    es tant extérieures qu'intérieures       correspondantes.     



  Les extrémités :supérieures     -des    mêmes       tubes    sont réunies par d'autres boites     toriques     17, concentriques, un cloisonnement intérieur  séparant, dans ces     boîtes,    les tubes des ran  gées extérieures de ceux des     rangées    inté  rieures (fi-. 4).  



       Les    boîtes consécutives sont reliées par des  tubes coudés 22. On voit sur la     fig.    3 comment  l'eau passe en série à     travers    tous les serpen  tins     successivement.    depuis la périphérie du  laboratoire jusque dans la région centrale qui  joue le rôle de surchauffeur.  



  Pour que les chutes de température des  gaz     chauds    à travers le faisceau tubulaire  soient     sensiblement    les     mêmes    au centre et à  la périphérie     malgré    les températures diffé  rentes de la, vapeur, les sections de passage  offertes aux gaz chauds diminuent régulière  ment de la périphérie au centre.      Les boîtes 17 laissent     entre    elles des  espaces annulaires vides 19     (fig:    3) pour le  passage des gaz     chauds.     



  Le passage     annulaire        central    est pourvu  d'un registre annulaire mobile 20     (fig.    3) qui  permet -de régler la quantité -de gaz parcou  rant le     serpentin    central, et, par conséquent,  de régler la température     finale,de    surchauffe       ,de    la vapeur.  



  Les boîtes de jonction 17 contiguës sont  reliées entre elles par des tubes     toudés    22 et  des plaques 23 dans lesquelles sont     figés        ces     tubes.     Ces    plaques sont aisément .démontables;  elles sont maintenues en place     par,des    vis de  pression 24 portées elles-mêmes par un étrier  démontable. On voit qu'une fois les plaques  23 démontées, il est facile     -de        retirer    le serpen  tin     cylindrique        correspondant.     



  L'enveloppe est isolée de la chambre de  combustion non     seulement    par le revêtement  6, mais aussi par     les        tubes    25 qui constituent  des     écrans    ,d'eau et dont la section     est    en  forme de trapèze isocèle à faces planes; leur  face     exposée    au feu est renforcée.

   En raison  ,de     l'égalité        -des        pressions        interne    et externe,  les     sections    de tous les tubes     peuvent    avoir  une     telle    forme à     faces    planes, dans, le     corps     du faisceau; leurs     extrémités    seules sont de  section     circulaire.     



  26 est le tuyau de prise de vapeur, 27 la  soupape -de     prise    de vapeur; 28 est un appa  reil     accessoire    de     sécurité    nécessaire pour       maintenir    l'égalité des     pressions        @de    gaz et de  vapeur. Il se compose d'un cylindre     dans    le  quel se meut un     piston    29     qui,    reçoit sur sa  face     supérieure    la pression -des: gaz, et sur  sa     face    inférieure la     pression    de la vapeur.

    Un ressort taré 30 fait en     sorte    que pour toute       différence    -de pression     existant    entre les     -deux     faces du piston,     ce        dernier        prend    une position       déterminée.    Par un     tringlage    approprié, figuré  en 31, le piston agit, d'une part, sur l'injec  tion .de combustible à l'intérieur de l'enve  loppe, et, d'autre part, sur     ,des    appareils régu  lateurs de la pression ,dé l'air.

   Dans ces     ,condi-          tions,    on     conçoit    qu'il soit aisé -d'obtenir que  la     différence,des    pressions d'air et de vapeur    soit limitée à la valeur qu'on s'est figée à       l'avance.     



  L'appareil de     vaporisation        comprend,    en  outre, une soupape de sûreté ordinaire pour  l'air et une pour la vapeur.     Cers    soupapes peu  vent avantageusement être actionnées par le  même appareil     régulateur    que ci-dessus quand  le     déplacement    de son piston atteint des  limites     assignées.     



  " On voit qu'en     ouvrant    la     calotte        terminale     supérieure 3, on     peut    démonter     aisément    soit  l'économiseur     seul,    soit un élément -de     chau-          ,-dière,    soit tout l'ensemble     de    !la     ,chaudière    en  un bloc     unique.     



  Tous les éléments     extérieurs,        tels    que  tubes     d'alimentation,        tuyau    de     pqrise    -de va  peur, etc., sont     établis        de    telle     sorte        qu'ils     traversent l'enveloppe     extérieure    et ses     calo-          rïfuges    à     l'intérieur    ide     tubulures    figées sur  l'enveloppe, tubulures     complétées    par des  joints étanches établis     selon,

      la pression inté  rieure. Une fois ces joints: défaits, l'élément       correspoudant    peut être démonté d'une ma  nière simple,     @de    manière à     permettre    le     dé-          placement    de     l''appareil.     



  On voit     aussi    que la chaudière peut se di  later     librement        sang    appuyer sur les parois  de l'enveloppe.  



  L'appareil de vaporisation peut     être    établi  à axe horizontal ou     clans    une position oblique,  aussi bien que     verticalement.     



       Le    fluide     liquide    ou gazeux chauffé dans  la chaudière peut être quelconque. L'appareil       d'écrit        s'appliquerait    au     traitement,des,        hyd-ro-          carbures    et des     dérivés    ,du pétrole.  



  Le fait que les éléments qui renferment  le     liquide    -et la vapeur, ne     subissant        aucune     contrainte mécanique appréciable,     offre    des  facilités, de construction, évidentes tant en ce  qui     concerne        l'agencement    de la     chaudiére    que  sa     fabrication        industrielle.        Les        surfaces    de  chauffe pourront en effet avoir des forme  quelconques., planes,     on1dulées,        nids    ,d'abeilles,  etc.,     et,

  des    formes favorables .au passage des       fluides.     



  Dans la forme     d'exécution:        -de        l'appareil          représentée    en     fig.    5 à 7,     l'enveloppe    exté  rieure, au lieu d'être protégée     contre    la tem-           pérature,des    .gaz par une garniture réfractaire,  est     revêtue,    sur     toute    sa.

   paroi     interne,    d'une  chemise d'eau     ,dans    laquelle circule l'eau d'ali  mentation et, éventuellement, de l'eau de     re-          circulation    ou, plus généralement, de l'eau  prenant     part    au cycle vapeur et ayant une       pression    pratiquement égale à celle de la.  chaudière.  



  La chaudière de cet appareil étant, en       principe,    destiné à     fournir    de la vapeur à très       hautre    pression (par     -exemple    à 120     lzg    et     au-          dessus),    l'eau d'alimentation préalablement       réchauffée    par soutirage de vapeur, ou     autre-          ment,    entre dans la double enveloppe à une       température        relativement    élevée, de     l'ordre,     par exemple, de 250 à     300     C.

   Cette circons  tance n'entraîne aucune conséquence préjudi  ciable en ce qui     concerne    la résistance méca  nique     dë    l'enveloppe, le maximum de la téna  cité des métaux usuellement utilisés pour la  réalisation de     tels    récipients ayant lieu autour  de 250  C.  



  A la     fig.    5:  101 est l'enveloppe     laboratoire.     



  102 est la double enveloppe; elle est mu  nie de cloisonnements soudés pour répartir  l'eau également sur toute la, surface.  



  104 est un tuyau de     communication    entre  la double enveloppe du corps cylindrique et  celle de la calotte terminale supérieure dé  montable; ce tuyau est représenté à l'exté  rieur, mais il pourrait     être    logé à l'intérieur  de l'enveloppe.  



  105 est un joint démontable -de     ee    tuyau.  103 et 103' sont des écrans     déflecteurs     destinés à obliger l'eau à     circuler    jusqu'aux  extrémités des doubles enveloppes voisines du  joint de la     calotte    avec le     corps    cylindrique.  



  106 est l'arrivée de l'eau     d'alimentation.     107 et 108 sont des écrans en tubes d'eau       -destinés    à refroidir les scories.  



  109 est     l'orifice    d'évacuation des scories.  La chaudière proprement dite de cet ap  pareil est     constituée    par des lames d'eau  cylindriques concentriques,     subdivisées    par  des entretoises creuses en secteurs jouant un       râle    analogue à celui des     tubes    de la forme       d'exécutimdécrite    précédemment.    110, 111 et 1.12 représentent trois lames  d'eau consécutives qui sont seules     représentées     à la<U>fi-.</U> 6, pour simplifier le dessin. Ces  lames ont des épaisseurs variables, détermi  nées pour assurer une vitesse de circulation  convenable dans chaque élément.  



  113, 113' et     113"    sont les entretoises  creuses, disposées le long de rayons et régu  lièrement espacées.  



  114' représente un autre mode de mon  tage des     entretoises.     



  Les gaz ,de la combustion passent dans les       espaces    annulaires entre les lames d'eau et à  l'intérieur des     entretoises    creuses.  



       Une.    ou plusieurs files d'entretoises, telles  que 114,     présentent    une largeur intérieure       plus,    grande et sont munies à leur     partie    su  périeure d'un registre de fermeture réglable,  de manière à permettre un     ajustement    de la  température des gaz sortant de la chaudière.  



  Les éléments des lames d'eau compris  entre deux files     d'entretoises        consécutives     sont reliés les uns aux     autres,    alternativement,  par leur partie supérieure et par leur partie  inférieure, de manière à     constituer    un véri  table serpentin continu, les divers serpentins  ainsi     constitués    fonctionnant en parallèle.  



  La, fi-. 7 montre, à une     échelle    agrandie,  le détail du joint supérieur entre deux élé  ments consécutifs 115 et 115'.     Ce    joint 116  est     d'établissement    facile, en raison de la  faible différence des pressions vapeur et gaz.  



  Cette disposition des éléments du circuit  de     l'eau    et -de la vapeur ayant été précisée,  la     fig.    5 montre     comment    s'effectue la circu  lation qui a été indiquée au     moyen,de    flèches  et également en désignant les éléments suc-     i          cessivemen.t    parcourus au moyen des lettres  successives de l'alphabet.     L'entrée,    de l'eau       s'effectue    dans le compartiment a de la double  enveloppe 102.

   L'eau parcourt les tubes  écrans .de     h,    c à     d,    puis monte     verticalement        i     par e, puis passe par f dans la lame d'eau  extérieure     g    de la chaudière, par la lame d'eau  de la boîte à feu l , puis, au moyen des, tubes  écrans<I>1,</I> par l'enveloppe extérieure     in    d'un  collecteur séparateur central.

   Ensuite le mé  lange d'eau et de     vapeur    se rend dans ce col-      lecteur 117 par les tubes<I>n, p, q, r.</I> D'ans le  collecteur 117, la vapeur     remonte    à travers  des écrans chicanes en tôles perforées 118 ser  vant de séparateurs, et passe, par les tubes s,  dans les éléments.     surchauffeurs,    !d'où elle  sort par les tube t pour     atteindre    le collecteur  de vapeur 140.  



  Dans l'appareil représenté, une     recircula-          tion    est     -assurée    par une pompe de     recircula-          tion    120 qui     aspire    par le tuyau 119 à la  partie     inférieure        @du    collecteur     ,séparateur    Cen  tral 117, et refoule par 121     dans    le collec  teur     d'alimentation    122, la pompe d'alimenta  tion     étant    en<B>123.</B>  



       Ern    124 se trouve, une soupape mélangeuse  mettant en     communicatian    le réservoir central  plein de vapeur saturée avec le     collecteur    de  vapeur 140; cette soupape est     eomman.dée,de     l'extérieur -et permet de régler la surchauffe.  



  Dans     cette    forme d'exécution, l'arrivée  de l'air et ,du     combustible    ne s'effectue     plus,     comme dans la forme d'exécution d écrite pré  cédemment, par la     partie        inférieure    de la ca  lotte inférieure -et dans l'axe, mais les brû  leurs sont disposés dans une section transver  sale     perpendiculaire    à l'axe, par exemple par       paires    diamétralement opposées.  



  Ainsi 125 et 125' sont deux     brûleurs.     



  <B>126</B> et 126' sont les arrivées correspon  dantes de l'air sous pression.  



  127 et 127' sont des manchons en ,maté  riaux     hautement        réfractaires;        ces        manchons     sont portés à     l'incandescence    par la combus  tion; ils     assurent    la     fixité    de la flamme qui,  pour les pressions envisagées, possède     une     longueur de l'ordre d'une .dizaine de -centi  mètres seulement.  



  128 et 128' sont des lames d'eau .à circu  lation forcée refroidissant la paroi     extérieure     des manchons 127 et 127' respectivement.  



  129 est le tuyau de     sortie,des    gaz brûlés.  132 est     un(    appareil     régulateur    dont les  deux extrémités, sont mises en communica  tion, en haut, par 130 avec la conduite de  vapeur 140, et en bas, par 131, avec la con  duite des gaz brûlés 129.     Mais    cet     appareil,     outre son rôle de commander les, organes ré  glant le débit de la     chaudière,        comme    décrit         précédemment,    joue ici un rôle     @süpplémen-          taire    -de     .stafbilisation    ,du débit de vapeur.

   Sui  vant, en effet, que la pression de la vapeur a       tendance    à baisser par     rapport    à la pression  de d'air, ou inversement,     l'appareil        régula-          teur    fournit à la .conduite de vapeur un ap  point de vapeur, ou, au contraire, lui soustrait  une certaine     quantité        do    vapeur. Ce régula  teur joue donc un rôle analogue à     celui    que  joue dans une chaudière ordinaire le ballon  de vapeur, mais il le joue sans     influer    en  rien sur la     répartition    des températures dans  la chaudière.  



  134 est un appareil constituant un frei  nage du régulateur 132, faute duquel, à la  moindre     variation        @dans    le rapport des pres  sions, le piston 133 de l'appareil 132 se dé  placerait     rapidement    jusqu'au bout de     sa;     course.  



  135 est un     calorifuge    général     externe.     



  Un tel appareil     @de        vaporisation    est bien  adapté à l'emploi pour     les        pressious        -de    vapeur  les plus élevées et pour les.     températures    de  surchauffe les plus hautes, le surchauffeur  comme lest     autres    éléments de la chaudière ne  subissant, pour ainsi dire, .aucune     contrainte     mécanique.  



  Il -est destiné à     brûler    des combustibles       liquides    ou des     -combustibles    solides pulvé  risés;     il    peut traiter     soit    de l'eau, soit un  liquide quelconque, tel que mercure, hydro  carbures,     etc,    avec leurs vapeurs au l'air ou  plusieurs vapeurs et liquides.



  A process for the production of high pressure steam, and a vaporization apparatus for carrying out this process. The present invention comprises a process for producing high pressure steam, characterized in that a vaporization apparatus is used, comprising a boiler enclosed in a sealed casing,

   and in that there is maintained inside this envelope a gas pressure approximately as high as that prevailing inside the boiler.



  It follows that the walls of aa boiler are not subjected to significant forces and may have relatively small thicknesses.



  The invention also comprises a vaporization apparatus for carrying out said method.



  This apparatus comprises a united -tight casing surrounding a boiler and capable of withstanding a high internal pressure, and insulating walls arranged between the boiler and said casing so as to prevent the hot gases passing through this casing from heating it to a temperature liable to damage its mechanical strength.



  It is thus possible to provide an embodiment of the apparatus in which the more or less equal pressures of the steam and of the gas can be increased, for example, to .120 kg per <B> cm '</B> and even at idesà.



  The appended drawing represents, by way of examples, two embodiments of the apparatus which the invention comprises.



  Fig. 1 is a schematic section on a diametral plane of a first embodiment.



  Fig. 2 shows two transverse half-sections made along A-B and C <B> -D </B> of fig. 1.



  Fig. 3 is a diagram showing the circulation of liquid and steam through the elements of the boiler which the apparatus comprises. Fig. 4 shows details of two concentric coils, in section parallel to the axis of the boiler.



  Fig. 5 is a section of a second form .d'execution, along a plane passing through the axis.



  Fig. 6 is a partial horizontal section 4e the boiler that comprises this conde form: execution.



  Fig. 7 is a detail view. The apparatus: of vaporization represented in fig. 1 to 4 comprises an outer envelope 1, or laboratory, consisting of a steel cylinder of revolution, of axis 0-0 '. 2 is a lower terminal cap: from the laboratory, coming from forge with the body: cylindrical and 3 a upper cap of the laboratory, demon table.



  4 is a duct for supplying: combustion air. which, in the example chosen, would be 100 kg: of pressure, and, for example, 400 of temperature; 5 is a combustion gas outlet duct which, in the example chosen. would be, for example, at 100 kg of pressure (minus a pressure drop made very low by the layout of the device itself) and 500 of temperature. The gases thus emitted are ready to receive any direct use.



  The orifices of the supply ducts and. hot air and gas outlet, after dismantling said conduits, serve as manholes for the. visit of the interior of the laboratory.



  6 is a refractory lining; the coating of the. lower cap is established directly against this envelope; the cylindrical side covering is entirely supported by a light metal frame (not shown) thanks to which it can be installed or removed from the laboratory as a whole; between the refractory lining and the envelope of the laboratory there remains a clearance of the order of one centering of an: s which is stuffed: a plastic heat-insulating material such as asbestos fluff, for example.



  7 is a conduit: for supplying the fuel, here assumed to be liquid; this duct is naturally provided with heating coils. 8 designates fuel burners arranged in a crown and provided with their turbulence or other air distributors. 9 is a soot and slag evacuation duct and 10 its shutter; <B> It </B> is a device for regulating the discharge: from duct 9. 12 is the discharge of water from a food pump:

      of which 13 is the regulator. 14 is an economiser coil arranged so as to fully protect the upper cap against contact with hot gases. 15 designates the entry of water into the boiler.



  16 is the tubular bundle of the boiler. This boiler is forced circulation designed for a high vaporization rate. Its bundle consists of a series of concentric serpen tins, each serpen tin element comprising at least one row of tubes arranged in an outer cylinder, and a second row in an inner cylinder. When approaching the center, it is necessary to parallel two or three outer rows, and three, four or more inner rows.

   This is achieved through the use of toroidal junction boxes 21, which join the lower parts of the tubes of the ran-es both outer and inner corresponding.



  The ends: upper -of the same tubes are joined by other concentric toroidal boxes 17, an internal partition separating, in these boxes, the tubes of the outer rows from those of the interior rows (fig. 4).



       The consecutive boxes are connected by bent tubes 22. It can be seen in FIG. 3 how the water passes in series through all the coils successively. from the periphery of the laboratory to the central region which acts as a superheater.



  So that the temperature drops of the hot gases through the tube bundle are substantially the same at the center and at the periphery despite the different temperatures of the steam, the passage sections offered to the hot gases decrease regularly from the periphery to the center. . The boxes 17 leave between them empty annular spaces 19 (fig: 3) for the passage of hot gases.



  The central annular passage is provided with a movable annular register 20 (fig. 3) which makes it possible to regulate the quantity of gas passing through the central coil, and, consequently, to regulate the final temperature, superheat, steam.



  The adjoining junction boxes 17 are interconnected by twisted tubes 22 and plates 23 in which these tubes are fixed. These plates are easily removable; they are held in place by pressure screws 24 themselves carried by a removable bracket. It can be seen that once the plates 23 have been removed, it is easy to remove the corresponding cylindrical tin clamp.



  The casing is isolated from the combustion chamber not only by the coating 6, but also by the tubes 25 which constitute water screens and whose section is in the form of an isosceles trapezium with flat faces; their face exposed to fire is reinforced.

   Due to the equality of internal and external pressures, the sections of all the tubes can have such a shape with flat faces, in the body of the bundle; their ends alone are of circular section.



  26 is the steam intake pipe, 27 the steam intake valve; 28 is an accessory safety device necessary to maintain equal gas and vapor pressures. It consists of a cylinder in which moves a piston 29 which receives on its upper face the pressure of gas, and on its lower face the pressure of vapor.

    A calibrated spring 30 ensures that for any -de pressure difference existing between the -two faces of the piston, the latter assumes a determined position. By a suitable linkage, shown at 31, the piston acts, on the one hand, on the injection of fuel inside the casing, and, on the other hand, on the regulating devices. pressure, air.

   Under these conditions, it is conceivable that it is easy to obtain that the difference of the air and vapor pressures is limited to the value which has been fixed in advance.



  The vaporizer apparatus further comprises an ordinary safety valve for air and one for steam. These valves can advantageously be actuated by the same regulating device as above when the displacement of its piston reaches assigned limits.



  "It is seen that by opening the upper terminal cap 3, it is possible to easily dismantle either the economizer alone, or a boiler element, or the whole of the boiler in a single block.



  All the external elements, such as supply tubes, frightened inlet pipe, etc., are established in such a way that they pass through the external casing and its heat insulators inside the tubes fixed on the tube. 'casing, pipes completed by airtight joints established according to,

      internal pressure. Once these gaskets: have been removed, the corresponding element can be disassembled in a simple way, @ so as to allow the device to be moved.



  It can also be seen that the boiler can expand freely with blood pressing on the walls of the casing.



  The vaporizer apparatus can be set up horizontally or in an oblique position, as well as vertically.



       The liquid or gaseous fluid heated in the boiler can be any. The writing apparatus would apply to the treatment of petroleum, hydrocarbons and derivatives.



  The fact that the elements which contain the liquid and the vapor, not undergoing any appreciable mechanical stress, offers construction facilities, obvious both as regards the arrangement of the boiler and its industrial manufacture. The heating surfaces may in fact have any shape, flat, wavy, nests, bees, etc., and,

  forms favorable to the passage of fluids.



  In the embodiment: of the apparatus shown in FIG. 5 to 7, the outer casing, instead of being protected against temperature, from the gas by a refractory lining, is coated over its entire.

   internal wall of a water jacket, in which circulates the feed water and, optionally, recirculation water or, more generally, water taking part in the steam cycle and having a pressure practically equal to that of. boiler.



  The boiler of this appliance being, in principle, intended to supply steam at very high pressure (for example at 120 lzg and above), the feed water preheated by drawing off steam, or otherwise , enters the double jacket at a relatively high temperature, of the order, for example, of 250 to 300 C.

   This circumstance does not entail any prejudicial consequence with regard to the mechanical resistance of the casing, the maximum strength of the metals usually used for the production of such containers taking place around 250 C.



  In fig. 5: 101 is the lab envelope.



  102 is the double envelope; it is fitted with welded partitions to distribute the water evenly over the entire surface.



  104 is a communication pipe between the double envelope of the cylindrical body and that of the removable upper terminal cap; this pipe is shown on the outside, but it could be housed inside the casing.



  105 is a removable joint -of this pipe. 103 and 103 'are deflector screens intended to force the water to circulate to the ends of the double envelopes adjacent to the seal of the cap with the cylindrical body.



  106 is the arrival of the feed water. 107 and 108 are screens made of water tubes intended to cool the slag.



  109 is the slag evacuation orifice. The actual boiler of this device consists of concentric cylindrical water blades, subdivided by hollow spacers into sectors playing a rale similar to that of the tubes of the form described above. 110, 111 and 1.12 represent three consecutive layers of water which are the only ones represented in <U> fi-. </U> 6, to simplify the drawing. These blades have variable thicknesses, determined to ensure a suitable circulation speed in each element.



  113, 113 'and 113 "are the hollow spacers, arranged along spokes and regularly spaced.



  114 'represents another method of mounting the spacers.



  The combustion gases pass through the annular spaces between the water layers and inside the hollow spacers.



       A. or several rows of spacers, such as 114, have a larger interior width and are provided at their upper part with an adjustable closing register, so as to allow an adjustment of the temperature of the gases leaving the boiler.



  The elements of the water layers included between two rows of consecutive spacers are connected to each other, alternately, by their upper part and by their lower part, so as to constitute a true continuous coil, the various coils thus formed functioning in parallel.



  The, fi-. 7 shows, on an enlarged scale, the detail of the upper seal between two consecutive elements 115 and 115 '. This seal 116 is easy to establish, owing to the small difference in vapor and gas pressures.



  This arrangement of the elements of the water and steam circuit having been specified, FIG. 5 shows how the circulation is carried out which has been indicated by means of arrows and also by designating the elements successively traversed by means of the successive letters of the alphabet. The entry of water takes place in compartment a of the double jacket 102.

   The water travels through the screening tubes .from h, c to d, then rises vertically i by e, then passes through f in the outer water layer g of the boiler, through the water layer of the firebox l , then, by means of, screen tubes <I> 1, </I> by the outer casing in of a central separator manifold.

   Then the mixture of water and steam goes into this collector 117 through the tubes <I> n, p, q, r. </I> From the collector 117, the steam rises through screens perforated sheet baffles 118 acting as separators and passing through the tubes s into the elements. superheaters,! from which it exits through the tubes t to reach the steam manifold 140.



  In the apparatus shown, recirculation is ensured by a recirculation pump 120 which sucks through pipe 119 at the lower part of the collector, central separator 117, and discharges through 121 into the collector. supply 122, the supply pump being in <B> 123. </B>



       Ern 124 is found, a mixing valve connecting the central tank full of saturated steam with the steam manifold 140; this valve is controlled from the outside and allows the superheating to be regulated.



  In this embodiment, the arrival of air and fuel no longer takes place, as in the embodiment d written previously, by the lower part of the lower chamber -and in the axis, but their burners are arranged in a transverse cross section perpendicular to the axis, for example in diametrically opposed pairs.



  Thus 125 and 125 'are two burners.



  <B> 126 </B> and 126 'are the corresponding pressurized air inlets.



  127 and 127 'are sleeves of highly refractory materials; these sleeves are made to incandescence by combustion; they ensure the fixity of the flame which, for the pressures envisaged, has a length of the order of only ten-cent meters.



  128 and 128 'are water blades .à forced circulation cooling the outer wall of the sleeves 127 and 127' respectively.



  129 is the outlet pipe, of the burnt gases. 132 is a regulating apparatus, the two ends of which are connected, at the top, by 130 with the steam pipe 140, and at the bottom, by 131, with the flue gas pipe 129. But this apparatus, besides its role of controlling the organs regulating the flow rate of the boiler, as described above, here plays an additional role in stabilizing the flow of steam.

   Since the steam pressure tends to drop relative to the air pressure, or vice versa, the regulating apparatus supplies the steam pipe with a supply of steam, or, on the contrary, it withdraws a certain quantity of steam from it. This regulator therefore plays a role similar to that which the steam tank plays in an ordinary boiler, but it does so without having any influence on the temperature distribution in the boiler.



  134 is an apparatus constituting a braking of the regulator 132, failing which, at the slightest variation @dans the pressure ratio, the piston 133 of the apparatus 132 would move rapidly to the end of its; race.



  135 is a general external heat insulator.



  Such a vaporization apparatus is well suited for use in the highest steam presses and for the. the highest superheating temperatures, the superheater like the other elements of the boiler not undergoing, so to speak, any mechanical stress.



  It -is intended to burn liquid fuels or pulverized solid -combustibles; it can treat either water or any liquid, such as mercury, hydrocarbons, etc., with their vapors in the air or several vapors and liquids.

 

Claims (1)

REVENDICATIONS: I. Procédé de prodluctionde vapeur à pres sion élevée, caractérisé -en cequ'on utilise un appareil de vaporisation comportant une chaudière enfermée @dans une enveloppe étanche, CLAIMS: I. A process for the production of steam at high pressure, characterized -en cequ'on uses a vaporization device comprising a boiler enclosed in a sealed casing, et en ce qu'on maintient à l'intérieur de cette enveloppe une pression .gazeuse envi ron aussi élevée que celle régnant à l'inté rieur de la chaudière. II. Appareil de vaporisation pour la mise en ceuvre du procédé suivant la revendication I, caractérisé par une chaudière enfermée dans urne enveloppe étanche capable .de résis ter à une pression intérieure élevée, and in that one maintains within this envelope a gas pressure approximately as high as that prevailing inside the boiler. II. Vaporization apparatus for carrying out the process according to claim I, characterized by a boiler enclosed in a sealed casing capable of withstanding a high internal pressure, et proté- gée de l'échauffement par les gaz chauds la. parcourant, au moyen de parois isolantes dis- posées entre cette chaudière et ladite enve loppe, de façon à éviter que celle-ci ne soit portée à une température susceptible de nuire à sa résistance mécanique. SOUS-REVENDICATIONS: 1. and protected from heating by the hot gases 1a. traversing, by means of insulating walls arranged between this boiler and said casing, so as to prevent the latter from being brought to a temperature liable to impair its mechanical strength. SUBCLAIMS: 1. Procédé suivant la revendication I, ca ractérisé en ce qu'on fait. circuler, au contact des surfaces -d'échange de la chaudière, des gaz chauds dont la pression est environ égale à la pression élevée qui règne dans cette chau dière. 2. Appareil de vaporisation suivant la. re vendication II, caractérisé en ce que -les pa rois isolantes comprennent un revêtement pro tecteur appliqué contre la paroi interne de l'enveloppe et constitué par une matière ré fractaire. 3. A process according to claim I, characterized in that it is done. circulate, in contact with the -d'exchange surfaces of the boiler, hot gases whose pressure is approximately equal to the high pressure prevailing in this boiler. 2. Vaporization apparatus according to. re vendication II, characterized in that -the insulating walls comprise a protective coating applied against the internal wall of the casing and consisting of a refractory material. 3. Appareil de vaporisation suivant la re- vendication II, caraetéri é en ce que les parois isolantes sont constituées par une chemise à double paroi dans laquelle circule le liquide d'alimentation de la chaudière. 4. Appareil de vaporisation suivant la. re vendication II, caractérisé en ce que les parois isolantes sont constituées. par une série de tubes juxtaposés à travers lesquels circule le liquide à vaporiser. 5. Vaporization apparatus according to claim II, characterized in that the insulating walls are formed by a double-walled jacket in which the feed liquid for the boiler circulates. 4. Vaporization apparatus according to. re vendication II, characterized in that the insulating walls are formed. by a series of juxtaposed tubes through which the liquid to be vaporized circulates. 5. Appareil -de vaporisation suivant la re vendication II, caractérisé en ce que les parois isolantes comportent à la fois un revêtement en matière réfractaire placé à l'intérieur de l'enveloppe et une série de tubes juxtaposés à travers lesquels circule le liquide à vaporiser et qui est placée à l'intérieur dudit revête ment. 6. Apparatus -de vaporization according to claim II, characterized in that the insulating walls comprise both a coating of refractory material placed inside the casing and a series of juxtaposed tubes through which the liquid to be vaporized circulates and which is placed inside said coating. 6. Appareil de vaporisation suivant la re- vendication II, caracterisé en ce que l'enve loppe comporte une partie cylindrique termi née d'un côté par une calotte hémisphérique qui en est solidaire et fermée à l'extrémité opposée par une calotte amovible, une cham bre de combustion étant ménagée entre la ca lotte solidaire de la partie cylindrique et la chaudière logée dans ladite enveloppe. 7. Vaporization apparatus according to claim II, characterized in that the casing comprises a cylindrical part terminated on one side by a hemispherical cap which is integral with it and closed at the opposite end by a removable cap, a chamber combustion bre being provided between the casing integral with the cylindrical part and the boiler housed in said casing. 7. Appareil de vaporisation suivant la re vendication II, caractérisé en ce que la pres sion =des gaz chauffants et celle des fluides chauffés sont maintenues sensiblement égales au moyen d'un appareil de réglage soumis à ces pressions et agissant sur le débit du com bustible fluide et, .de l'air comburant utilisés pour le chauffage de la chaudière. Vaporization apparatus according to claim II, characterized in that the pressure = of the heating gases and that of the heated fluids are kept substantially equal by means of an adjustment device subjected to these pressures and acting on the flow rate of the fluid fuel and, combustion air used for heating the boiler. 8. Appareil de vaporisation suivant la re vendication II, caractérisé en ce que la. chau dière comporte une série d'éléments d'échange de chaleur dont les génératrices sont paral lèles à l'axe de l'enveloppe résistante. 9. 8. Vaporization apparatus according to re vendication II, characterized in that the. boiler comprises a series of heat exchange elements whose generators are parallel to the axis of the resistant casing. 9. Appareil de vaporisation suivant la. re- vendication II, caractérisé en ce que la chau dière comporte une série d'éléments d'échange de chaleur dont chacun est constitué par des tubes parallèles disposés suivant des rangées cylindriques concentriques et reliés les uns aux autres de façon que le liquide puisse cir culer successivement à travers toutes ces ran gées, de la plus éloignée de l'axe jusqu'à la. plus rapprochée. Vaporization apparatus according to. claim II, characterized in that the boiler comprises a series of heat exchange elements each of which is constituted by parallel tubes arranged in concentric cylindrical rows and connected to each other so that the liquid can circulate move successively through all these rows, from the furthest from the axis to the. closer.
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