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.