Chaudière à vapeur. La présente invention a pour objet une chaudière à vapeur à deux réservoirs reliés par un faisceau tubulaire, caractérisée en ce que le réservoir inférieur est décalé vers l'ar rière et. en ce que des groupes de tubes verticaux reliés, d'une part, aux extrémités latérales du réservoir supérieur, d'autre part., à des collecteurs horizontaux, s'étendent le long des parois latérales de la chambre de combustion, tapissant celle-ci et supportant le poids du réservoir supérieur.
Grâce à cette disposition de réservoirs dé calés, la circulation des fumées est rendre très efficace. D'autre part., le support par le sommet du réservoir supérieur qui serait. oné- reux est évité grâce aux tubes verticaux qui supportent la charge du réservoir supérieur et peuvent la transmettre aux collecteurs ho rizontaux. Ces tubes verticaux contribuent néanmoins efficacement à, la production de vapeur, ce qui permet un encombrement ré duit et un rendement élevé.
Le dessin annexé représente deux formes de réalisation de la chaudière selon l'inven tion.
lia fig. 1. est une coupe verticale selon la ligne 1-1 de la fig. 2 de la première chau dière.
La fig. 2 est une coupe horizontale slLivant la ligne 2-2 de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe verticale suivant la ligne 3-3 de la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe verticale suivant la ligne 1.-1 de la fig. 1.
La fig. .5 est une coupe verticale suivant la ligne 5-5 de la fi-. 1.
La fig. 6 représente, à une plus grande échelle, une partie des tubes de paroi de la fig. 2.
La. fig. 7 est un détail des liaisons des supports de réservoir et de collecteur.
La fig. 8 est une vue en plan du tasseau de support du réservoir.
La fi-. 9, une vue similaire à la fig. 1, prise suivant la ligne 9-9 de la fig. 10 et illustrant, la deuxième forme d'exécution.
Et la. fig. 10, une coupe horizontale par la liane 10-l0 de la fig. 9.
Dans la réalisation représentée par les fig. 1 à 8, la chaudière a une disposition rec tangulaire aussi bien dans le sens horizontal que dans le sens vertical; elle est formée par un mur frontal 10, un mur postérieur<B>11,</B> les murs latéraux 12 et 7.3 et. un toit 14. A l'in térieur se trouvent les parties sous pression, la majeure partie des surfaces génératrices de vapeur étant formée par un faisceau de tubes '?0 à faible diamètre 20 allant d'un réservoir horizontal supérieur d'eau et de vapeur 21 à. -Lui réservoir inférieur 22 décalé latérale ment.
Comme on le voit, les deux réservoirs 21 et 22 sont. décalés latéralement d'une dis- tance importante, le réservoir 22 étant près du mur arrière 11 et le réservoir 21 faisant. partie de la section frontale de l'ensemble. Le faisceau tubulaire 20 est formé par des-ran- gées de tubes en pattes de chien disposés parallèlement, sauf leurs extrémités qui sont reliées radialement au réservoir, les extrémi tés supérieures étant maintenues à un niveau inférieur au niveau de l'eau dans le réservoir supérieur.
En vue de placer le plus possible clé surface génératrice de vapeur dans l'es pace disponible, tout en assurant de bonnes conditions de circulation à tous les régimes, les parties inférieures des tubes 20 font un angle d'environ 70 avec l'horizontale, alors que les parties supérieures sont penchées en avant, à un angle d'environ 32 par rapport à l'horizontale. L'espace contenant le faisceau tubulaire 20 est.
formé de faon à assurer im écoule ment des fumées chaudes transversalement par rapport aux tubes, par une série de pas sages de fumée disposés longitudinalement par rapport au faisceau tubulaire. Dans ce but, on a construit une cloison 24 contre la rangée interne du faisceau tubulaire 20, côté chambre de combustion sur toute la distance séparant les réservoirs et latéralement Jus qu'à -une distance du mur latéral 12 égale à environ la moitié de la largeur du faisceau tubulaire.
Des plaques verticales transver sales 25 et 26 s'étendent depuis l'extrémité de la cloison 24 et depuis le mur postérieur respectivement (fig. 2) en partie à travers l'espace du faisceau tubulaire pour former des passages de fiunées transversaux reliés en série 27, 28 et 29.
Les deux rangées posté rieures 20b du faisceau tubulaire longent le mur postérieur 11 et le toit 14 et leurs par ties se trouvant dans le passage de fumées 29 s'écartent pour laisser une section de passage suffisante vers un orifice de sortie incliné 30. Des registres 31 dans la. sortie 30 règlent le tirage de la chaudière.
Le réservoir inférieur 22 repose sur des berceaux de soutien 33 eux-mêmes supportés par la fondation 34; on a ainsi le support du réservoir inférieur d'eau, et d'une partie du poids des tubes générateurs de vapeur avec leur contenu. Par suite du décalage latéral important des réservoirs 21- et. 22 et de la disposition angulaire des parties supérieures et inférieures des tubes générateurs, le poids du réservoir -21 et de la partie supérieure du faisceau tubulaire ne peut être supporté par les mêmes supports: il faut trouver un sup port adéquat.
Un dispositif de support par le sommet ne ferait pas seulement augmenter l'encombrement de l'unité, mais augmenterait aussi le prix de revient et compliquerait les conditions de dilatation thermique en fonc tionnement.
Cependant, le réservoir d'eau et de vapeur 21 et la section supérieure du faisceau tubu laire sont supportés sans augmenter l'encom brement ni sensiblement le prix de revient, ni le nombre de pièce nécessaires, tout en permettant la dilatation, grâce à. -une cons truction spéciale de certains des tubes d'eau utilisés pour le refroidissement fluide des murs latéraux 12 et 13 et des organes de sou tien de ces tubes. Comme- on le voit sur les figures, la partie de chacun de ces murs com prise entre le mur frontal 1.0 et le faisceau tubulaire 20 est garnie d'une rangée de tubes verticaux 36.
Ces tubes 36 sont droits et pa rallèles sur à peu près toute leur longueur, alors que leurs extrémités supérieures sont recourbées et reliées radialement aux faces terminales du réservoir 21 en dessous du ni veau d'eau normal. Les extrémités inférieures sont reliées, pour chacune des rangées 36, à un collecteur horizontal 37 allant depuis un point adjacent au réservoir 22 au côté exté rieur du mur de front 1.0. Des tubes d'alimen tation 38 relient le réservoir 22 aux extrémi tés adjacentes du collecteur 37. Le réservoir 22 est fixé en son centre pour assurer une svmétrie dans les dilatations.
Le dispositif de support de chaque mur d'eau latéral, et clés portions correspondantes du poids du réservoir supérieur 21, de la sec tion supérieure du faisceau tubulaire 20 et. de leur contenu, comporte aine série de sup ports en fonte 39 entre chaque collecteur 37 et la fondation 34. Chaque collecteur est fixé de manière à. permettre la dilatation par rap port au support correspondant- 39 par sou dure d'une plaque 40 sur la partie inférieure extérieure dit collecteur et par boulonnage de cette plaque sur la face supérieure du support à travers une fente de dilatation.
La fente du support antérieur permet. le mouvement du collecteur dans le sens axial, alors que la fente de la plaque postérieure permet aussi bien un mouvement vers l'extérieur. En plus des supports 39, les quatre tubes 36c1 adja cents à la ligne centrale verticale du réser voir 21 sont construits de faqon à servir de colonnes de soutien entre le réservoir et le collecteur.
Comme on le voit sur la fig. 6, les tubes 36a ont le même diamètre extérieur que les autres, tout en ayant une épaisseur de pa roi à peu près double, ee qui augmente con sidérablement leur résistance à la compres sion. Cette disposition des tubes à. parois épaisses, forme un moyen efficace de trans mission de la charge du réservoir supérieur au collecteur 37 et à la fondation sans aecroî- tre le nombre (le tubes nécessaires à la pro tection du mur.
En plus des supports, les collecteurs 37 ont leurs extrémités adjacentes au réservoir 22 attachées à ce réservoir par un dispositif de support. qui permet le motive- ment relatif du réservoir et du collecteur pa rallèlement à l'axe du réservoir, mais qui ein- pêche le mouvement relatif de ces organes perpendiculairement à l'axe du réservoir.
Comme le montrent les fin. 7 et S, le réser- c voir 22 porte une paire de tasseaux 41, soudés qui sont pourvus chacun de deux barres 42 espacées dans le sens transversal et entre les quels est, posée une barre 43 solidaire du col lecteur correspondant. Grâce à cette disposi tion, toutes les parties sous pression de l'unité sont supportées par la base, de sorte que toutes les expansions thermiques verticales se font vers le haut.
La disposition décrite du faisceau tubu- s laire principal et des réservoirs est particu lièrement adaptée pour une unité à alimen tation par grille mécanique, quoique la cous truction permette aussi bien l'utilisation d'autres combustibles, tels que du charbon pul vérisé ou granulé, du mazout ou de l'essence., Dans l'installation représentée, une grille méca nique à alimentation par-dessous, dite type underfeed , s'étend à travers le mur. de front 10 avec son axe normal au faisceau tubulaire.
Elle comprend une partie centrale d'alimen tation formant foyer 45, portée par les sup ports 46 et des murs longitudinaux 47 qui sont à une certaine distance des parties infé rieures des murs latéraux 12 et 13, de faon à former des cendriers 48 de part et d'autre de la grille et en dessous des bords d'évacua tion 49 de celle-ci. Dans la. fondation est amé nagé un tunnel 50 d'amenée d'air allant d'un ventilateur pour tirage forcé (non repré senté) à la partie centrale de la grille. Un registre 51 à la sortie du tunnel 50 règle le débit d'air du ventilateur.
La grille s'étend vers l'arrière jusqu'à un mur transversal. 52 en face du réservoir infé rieur 22 et à quelque distance de celui-ci. La partie de l'unité se trouvant en avant du faisceau tubulaire 20 et de la cloison 24 est divisée en une chambre de combustion prin cipale 53 et -Lui passage ouvert 54 par une seconde cloison 55 formée par des blocs céra miques disposés entre deux rangées de tubes 20e s'étendant. entre les réservoirs 21 et 22.
Les tubes 20e et la cloison 55 sont. construits de manière à former une sortie de fumées rétrécie et allongée verticalement 56. de la chambre de combustion principale 53 (fig. 2 et 3). Il. y a accès au passage ouvert grâce à. un pliage vers l'arrière d'une partie de cieux tubes 20e s'étendant à. travers la sortie de fumées 56. La. sortie de fumées 56 est placée, de préférence dans une partie de la. cloison 55 adjacente au mur latéral 12 et. en face du troisième passage 29.
La sortie de fumées va depuis le réservoir 21 à un point au-des sus du mur 52. Grâce à cette disposition de la sortie de fumées 56, tous les produits de la combustion de la chambre de combustion principale seront forcés d'entrer dans le pas sage ouvert 54 près d'une extrémité de celui- ci et de s'écouler latéralement dans ce passage vers l'extrémité d'entrée du premier passage de fumées 27.
Comme indiqué sur la fig. 1, le passage ouvert 54 a une section allant en se rétrécissant vers le haut de façon à y assu rer ime distribution convenable des fumées chauffantes et l'entrée dans le faisceau tubu laire sur sensiblement toute la hauteur du passage de fumées 27. Les parties inférieures des tubes 20c entre le mur 52 et le réservoir 22 sont à peu près horizontales et placées de façon à permettre le passage des cendres sé parées des fumées chauffantes dans le pas sage ouvert. L'espace entre le mur 52 et le réservoir 22 forme un cendrier 59 d'où les cendres peuvent être enlevées par des portes d'accès dans les murs latéraux.
Le mur de front 10 est garni avec une rangée de tubes d'eau 60 s'étendant depuis le réservoir 21 vers le bas jusqu'à un collec teur 61 sur le côté extérieur du mur. Un nom bre plus petit de tubes d'alimentation 62 est inséré dans le mur frontal 10 du côté exté rieur de la rangée de tubes 60. Le collecteur 61 est relié aux extrémités du collecteur 37 et supporté par celui-ci par l'intermédiaire de courts tubes drains 63.
La chambre de com bustion se trouve ainsi délimitée de tous côtés par des murs d'eau se déchargeant dans -Lui réservoir supérieur commun et reliés ensem ble structuralement les uns aux autres et au réservoir inférieur au niveau de ce réservoir.
Le mélange eau-vapeur montant par les tubes et pénétrant dans le réservoir 21 passe par des séparateurs centrifuges 65 répartis le long du réservoir, qui assurent -une sépa ration de haute efficacité de l'eau et de la vapeur avant que la vapeur sorte par la sortie de vapeur 66.
Alors que la chaudière représentée fig. 1 à 8 est prévue pour la production de vapeur saturée seulement, elle peut être rapidement adaptée pour la production de vapeur sur chauffée, une construction modifiée dans ce sens est représentée par les fig. 9 et 10.
Comme précédemment, le réservoir inférieur 22 qui est relié par un faisceau de tubes 20 au réservoir supérieur 21, est. décalé vers L'ar rière par rapport à celui-ci et des groupes de tubes verticaux tels que 36 sont reliés, d'une part, aux extrémités latéra=les du réser voir supérieur 21, d'autre part, aux collec teurs horizontaux 37.
La chaudière comporte, en outre; un dispositif de production de va peurs surchauffées. La surface de surchauffe est fournie par suppression des rangées pos térieures .de tubes générateurs dans le pre mier passage 27 et par disposition de tubes surchauffeurs 70 et 73 dans le passage, sen siblement parallèle aux tubes générateurs 20. Le surchauffeur représenté est dii type à drai nage, ayant les extrémités inférieures des tubes reliées respectivement aux collecteurs d'entrée et de sortie 71 et 72 superposés; le collecteur 71 étant relié à l'espace à vapeur du réservoir 21 par les tubes 73.
Les tubes 70 et 73 sont réunis par des barres 74 et des crampons qui fixent leurs distances respec tives. Les tubes 70 et 73 sont supportés ver ticalement par une plaque 75 cramponnée sur les tubes 73 et fixée au réservoir 21.
Steam boiler. The present invention relates to a steam boiler with two tanks connected by a tube bundle, characterized in that the lower tank is offset towards the rear and. in that groups of vertical tubes connected, on the one hand, to the lateral ends of the upper tank, on the other hand., to horizontal manifolds, extend along the side walls of the combustion chamber, lining it- ci and supporting the weight of the upper tank.
Thanks to this arrangement of staggered tanks, the circulation of fumes is made very efficient. On the other hand., The support by the top of the upper tank which would be. expensive is avoided thanks to the vertical tubes which support the load of the upper tank and can transmit it to the horizontal collectors. These vertical tubes nevertheless contribute effectively to the production of steam, which allows a small footprint and high efficiency.
The accompanying drawing shows two embodiments of the boiler according to the invention.
lia fig. 1. is a vertical section taken along line 1-1 of FIG. 2 of the first boiler.
Fig. 2 is a horizontal section along line 2-2 of FIG. 1. FIG. 3 is a vertical section taken along line 3-3 of FIG. 1.
Fig. 4 is a vertical section taken along line 1.-1 of FIG. 1.
Fig. .5 is a vertical section taken along line 5-5 of fi-. 1.
Fig. 6 shows, on a larger scale, part of the wall tubes of FIG. 2.
Fig. 7 is a detail of the connections of the reservoir and manifold supports.
Fig. 8 is a plan view of the tank support bracket.
The fi-. 9, a view similar to FIG. 1, taken along line 9-9 of FIG. 10 and illustrating the second embodiment.
And the. fig. 10, a horizontal section through the liana 10-10 of FIG. 9.
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 8, the boiler has a rec tangular arrangement both horizontally and vertically; it is formed by a front wall 10, a rear wall <B> 11, </B> the side walls 12 and 7.3 and. a roof 14. Inside are the pressurized parts, the major part of the steam generating surfaces being formed by a bundle of small diameter tubes 20 extending from an upper horizontal reservoir of water and water. steam 21 to. -The lower tank 22 offset laterally.
As can be seen, the two tanks 21 and 22 are. laterally offset by a significant distance, the reservoir 22 being near the rear wall 11 and the reservoir 21 doing so. part of the front section of the assembly. The tube bundle 20 is formed by rows of dog-foot tubes arranged parallel, except for their ends which are connected radially to the tank, the upper ends being kept at a level below the level of the water in the tank. superior.
In order to place the steam generating surface as much as possible in the available space, while ensuring good circulation conditions at all speeds, the lower parts of the tubes 20 make an angle of approximately 70 with the horizontal, while the upper parts are tilted forward, at an angle of about 32 to the horizontal. The space containing the tube bundle 20 is.
formed so as to ensure im flow of hot fumes transversely with respect to the tubes, by a series of smoke steps arranged longitudinally with respect to the tube bundle. For this purpose, a partition 24 was built against the internal row of the tube bundle 20, on the combustion chamber side over the entire distance between the tanks and laterally until a distance from the side wall 12 equal to approximately half of the width of the tube bundle.
Dirty vertical transverse plates 25 and 26 extend from the end of the partition 24 and from the rear wall respectively (Fig. 2) partly through the space of the tube bundle to form transverse passageways connected in series. 27, 28 and 29.
The two rear rows 20b of the tube bundle run along the rear wall 11 and the roof 14 and their parts located in the smoke passage 29 move apart to leave a sufficient passage section towards an inclined outlet opening 30. Registers 31 in the. output 30 regulates the draft of the boiler.
The lower reservoir 22 rests on support cradles 33 which are themselves supported by the foundation 34; we thus have the support of the lower water tank, and part of the weight of the steam generator tubes with their contents. As a result of the significant lateral displacement of the tanks 21- and. 22 and the angular arrangement of the upper and lower parts of the generator tubes, the weight of the tank -21 and of the upper part of the tube bundle cannot be supported by the same supports: an adequate support must be found.
A top support device would not only increase the bulk of the unit, but also increase the cost price and complicate the thermal expansion conditions in operation.
However, the water and steam tank 21 and the upper section of the tube bundle are supported without increasing the bulk or the cost price or the number of parts required, while allowing expansion, thanks to. -a special construction of some of the water tubes used for the fluid cooling of the side walls 12 and 13 and the support members of these tubes. As can be seen in the figures, the part of each of these walls comprised between the front wall 1.0 and the tube bundle 20 is lined with a row of vertical tubes 36.
These tubes 36 are straight and parallel over almost their entire length, while their upper ends are curved and connected radially to the end faces of the tank 21 below the normal water level. The lower ends are connected, for each of the rows 36, to a horizontal manifold 37 extending from a point adjacent to the tank 22 to the outside side of the front wall 1.0. Supply tubes 38 connect the reservoir 22 to the adjacent ends of the manifold 37. The reservoir 22 is fixed at its center to provide symmetry in the expansions.
The support device for each side water wall, and the corresponding portions of the weight of the upper tank 21, the upper section of the tube bundle 20 and. of their content, comprises aine series of cast iron supports 39 between each collector 37 and the foundation 34. Each collector is fixed so as to. allow expansion with respect to the corresponding support 39 by hard welding a plate 40 on the outer lower part said manifold and by bolting this plate to the upper face of the support through an expansion slot.
The slot in the front support allows. movement of the manifold in the axial direction, while the slit in the rear plate also allows outward movement. In addition to the supports 39, the four tubes 36c1 adjacent to the vertical center line of the tank see 21 are constructed to serve as support columns between the tank and the collector.
As seen in fig. 6, the tubes 36a have the same outside diameter as the others, while having an approximately double thickness of pa king, which considerably increases their resistance to compression. This arrangement of the tubes to. thick walls, forms an efficient means of transmitting the load from the upper tank to the collector 37 and to the foundation without increasing the number (the tubes necessary for the protection of the wall.
In addition to the supports, the collectors 37 have their ends adjacent to the reservoir 22 attached to this reservoir by a support device. which allows the relative motivation of the reservoir and of the manifold parallel to the axis of the reservoir, but which prevents the relative movement of these members perpendicular to the axis of the reservoir.
As shown in the end. 7 and S, the reservoir 22 carries a pair of welded brackets 41 which are each provided with two bars 42 spaced in the transverse direction and between which is placed a bar 43 integral with the corresponding drive neck. Thanks to this arrangement, all pressurized parts of the unit are supported by the base, so that all vertical thermal expansions are upwards.
The arrangement described for the main tube bundle and reservoirs is particularly suitable for a unit with mechanical grid feed, although the construction allows the use of other fuels as well, such as pulverized or granulated coal. , fuel oil or gasoline., In the installation shown, a mechanical grille with feed from below, called the underfeed type, extends through the wall. front 10 with its axis normal to the tube bundle.
It comprises a central power supply part forming a hearth 45, carried by the supports 46 and longitudinal walls 47 which are at a certain distance from the lower parts of the side walls 12 and 13, so as to form ashtrays 48 on both sides. on the other side of the grid and below the evacuation edges 49 thereof. In the. foundation is built an air supply tunnel 50 going from a fan for forced draft (not shown) to the central part of the grid. A register 51 at the exit of the tunnel 50 regulates the air flow rate of the fan.
The grille extends rearward to a transverse wall. 52 in front of the lower tank 22 and at some distance from it. The part of the unit located in front of the tube bundle 20 and the partition 24 is divided into a main combustion chamber 53 and the passage 54 opened by a second partition 55 formed by ceramic blocks arranged between two rows. of 20th tubes extending. between tanks 21 and 22.
The 20th tubes and the 55 bulkhead are. constructed so as to form a narrowed and vertically elongated smoke outlet 56. from the main combustion chamber 53 (Figs. 2 and 3). He. has access to the open passage thanks to. a rearward folding of a portion of the tubes 20e extending to. through the smoke outlet 56. The smoke outlet 56 is placed, preferably in a part of the. partition 55 adjacent to the side wall 12 and. opposite the third passage 29.
The smoke outlet goes from the tank 21 to a point above the wall 52. By virtue of this arrangement of the smoke outlet 56, all the products of combustion from the main combustion chamber will be forced into the chamber. not wise open 54 near one end of it and to flow laterally in this passage towards the inlet end of the first smoke passage 27.
As shown in fig. 1, the open passage 54 has a section that tapers upwards so as to ensure there is a suitable distribution of the heating fumes and entry into the tube bundle over substantially the entire height of the fume passage 27. The parts The lower tubes 20c between the wall 52 and the tank 22 are approximately horizontal and placed so as to allow the passage of the ashes separated from the heating fumes in the open passage. The space between the wall 52 and the tank 22 forms an ashtray 59 from which the ashes can be removed through access doors in the side walls.
The front wall 10 is lined with a row of water tubes 60 extending from the reservoir 21 downward to a manifold 61 on the outer side of the wall. A smaller number of feed tubes 62 are inserted into the front wall 10 on the outer side of the row of tubes 60. The manifold 61 is connected to the ends of the manifold 37 and supported by it via the manifold. short drain tubes 63.
The combustion chamber is thus delimited on all sides by walls of water discharging into the common upper reservoir and structurally connected to each other and to the lower reservoir at the level of this reservoir.
The water-steam mixture rising through the tubes and entering the tank 21 passes through centrifugal separators 65 distributed along the tank, which ensure a high-efficiency separation of water and steam before the steam comes out. steam outlet 66.
While the boiler shown in fig. 1 to 8 is intended for the production of saturated steam only, it can be quickly adapted for the production of overheated steam, a construction modified in this direction is shown in figs. 9 and 10.
As before, the lower reservoir 22 which is connected by a bundle of tubes 20 to the upper reservoir 21, is. offset towards the rear in relation to it and groups of vertical tubes such as 36 are connected, on the one hand, to the lateral ends of the tank or even upper 21, on the other hand, to the horizontal manifolds 37 .
The boiler also includes; a device for producing overheated fears. The superheating surface is provided by removing the posterior rows of generator tubes in the first passage 27 and by arranging superheater tubes 70 and 73 in the passage, substantially parallel to the generator tubes 20. The superheater shown is dii type with drain, having the lower ends of the tubes connected respectively to the inlet and outlet manifolds 71 and 72 superimposed; the manifold 71 being connected to the vapor space of the tank 21 by the tubes 73.
The tubes 70 and 73 are joined by bars 74 and spikes which fix their respective distances. The tubes 70 and 73 are supported vertically by a plate 75 clamped to the tubes 73 and fixed to the reservoir 21.