Installation pour la production de vapeur La présente invention a pour objet une installa tion pour la production de vapeur, comprenant au moins une chaudière à vapeur pour la production de vapeur saturée ou partiellement surchauffée, et un surchauffeur chauffé séparément, dans lequel la vapeur est élevée à sa température finale.
Dans la construction de chaudières, on s'oriente vers des températures et des pressions toujours plus élevées, ce qui a pour conséquence une amélioration du rendement thermique. Le gain en rendement est cependant quelque peu compensé par l'augmentation du coût des matériaux servant à la construction du surchauffeur et par le coût très important de l'équi pement de réglage de température, des soupapes d'arrêt et des soupapes de sécurité destinées à être utilisées dans des conditions modernes de produc tion de vapeur.
L'utilisation d'un surchauffeur chauffé séparément présente alors de l'intérêt car, en disposant des soupapes et des commandes de température entre la chaudière principale et le sur- chauffeur, il est possible d'éviter d'utiliser pour leur construction un équipement coûteux résistant à la chaleur. La présente invention a pour but de fournir une installation simple, sûre et efficace du point de vue thermique, comportant un surchauffeur chauffé séparément.
L'installation selon l'invention est caractérisée en ce que le surchauffeur chauffé séparément est disposé de telle manière qu'il puisse être alimenté d'un excédent d'air sur celui nécessaire pour la combustion complète du combustible fourni aux brûleurs et de telle sorte que les gaz chauds conte nant de l'oxygène quittant le surchauffeur soient amenés à une installation de chauffage pour être utilisés en vue de maintenir la combustion. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, trois formes d'exécution de l'installation faisant l'ob jet de la présente invention, les trois figures étant des schémas de ces installations.
L'installation représentée à la fig. 1 comprend un surchauffeur 10 chauffé séparément, qui prend de la vapeur saturée à partir d'une chaudière 12 normale à tubes d'eau. Le surchauffeur 10 est un agencement séparé de la chaudière 12 et comprend une enveloppe 14 étanche aux gaz à l'intérieur de laquelle sont disposées une chambre de combustion 16 et une batterie de tubes surchauffeur 18. La chambre 16 est partiellement entourée par une che mise 20.
Le surchauffeur 10 est chauffé par un ou plu sieurs brûleurs à huile 22 et reçoit de l'air de com bustion à partir d'un ventilateur 24 à tirage forcé qui fournit également de l'air de combustion à la chaudière 12. L'air s'écoule vers le brûleur 22 par la chemise 20 où il est préchauffé. De l'air prove nant du ventilateur 24 est réparti entre la chaudière 12 et le surchauffeur 10 par deux clapets 26 et 28. Le clapet 26 qui commande la fourniture d'air au surchauffeur et la fourniture de combustible au brû leur 22 est réglé selon l'écoulement de vapeur à travers le surchauffeur et sa température à la sortie de manière à maintenir celle-ci pratiquement cons tante.
Le surchauffeur 10 est alimenté d'un excédent d'air sur celui nécessaire pour la combustion com plète du combustible fourni au brûleur 22 et la tem pérature de vapeur finale est réglée par la variation de la proportion de cet excédent d'air.
Les gaz chauds quittant le surchauffeur 10 con tiennent encore une proportion sensible d'oxygène et sont amenés par un dispositif mélangeur 30 dans le conduit par lequel de l'air provenant du ventilateur 24 est fourni aux brûleurs 32 de la chaudière 12.
Dans la forme d'exécution de l'installation repré sentée à la fi-. 2, un surchauffeur 40 chauffé sépa rément est utilisé pour augmenter la température de surchauffe de vapeur produite par une chaudière 42 comportant un surchauffeur 44 faisant corps avec elle. Une soupape d'arrêt principale 46 et une soupape de sécurité 48 sont disposées dans la con duite de vapeur entre les deux surchauffeurs 44 et 40.
L'air de combustion fourni au surchauffeur 40 est aspiré à partir d'un ventilateur 50 qui fournit également de l'air à la chaudière 42. Un réchauf feur d'air à vapeur 52 est disposé dans le conduit d'air principal du ventilateur pour préchauffer l'air fourni à la fois au surchauffeur 40 et à la chaudière 42. Le réchauffeur 52 peut être additionné ou rem placé par un réchauffeur d'air dans le conduit de la chaudière 42.
La vapeur quittant la chaudière 42 convient pour être utilisée dans une machine auxiliaire et dans des installations de marine pour entraîner une turbine de marche arrière. La température de sur chauffe de la vapeur aspirée de la conduite de vapeur avant la soupape d'arrêt principale 46 est réglée au moyen d'un désurchauffeur d'air 54 dis posé dans la conduite 56 au moyen duquel de l'air de combustion est fourni à la chaudière 42. Le dé- surchauffeur 54 comporte un by-pass d'air 58 et son action peut être réglée par une paire de clapets 60.
Dans ces surchauffeurs chauffés séparément (10, 40) il peut être nécessaire ou désirable de disposer un ventilateur de renfort entre les ventilateurs prin cipaux à tirage forcé (24, 50) et le surchauffeur. La fig. 2 montre l'utilisation d'un tel ventilateur 62 destiné à renforcer la fourniture d'air primaire au brûleur 64 du surchauffeur 40. De l'air secondaire est fourni directement à partir du conduit d'air principal à un carter 66 entourant partiellement la chambre de combustion du surchauffeur 40.
Le ven tilateur 62 peut être disposé si on le désire pour renforcer la pression d'air secondaire ainsi que primaire.
Dans la forme d'exécution de l'installation repré sentée à la fig. 3, un surchauffeur 70 chauffé sépa rément est utilisé pour éviter l'emploi de tubulures longues et coûteuses résistant à la chaleur lorsqu'une vapeur à température très élevée est utilisée, dans le cas présent, pour entramer un groupe de turbine 74,à un point éloigné d'une chaudière 72.
L'installation comprend la chaudière 72 qui comporte un surchauffeur 78 faisant corps avec celle-ci destiné à fournir de la vapeur modérément surchauffée. Le surchauffeur séparé 70 est disposé à proximité du groupe de turbine 74 et des gaz contenant de l'oxygène chaud provenant du sur- chauffeur sont amenés à la chaudière 72 par un conduit 76.
La vapeur provenant -de la chaudière 72 est amenée au surchauffeur 70 par une conduite prin cipale 82 qui est munie d'une soupape de sécurité 80 et d'une soupape d'arrêt principale 84. De la vapeur pour une turbine de marche arrière et pour des dispositifs auxiliaires est disponible dans des embranchements 88 et 86 disposés avant la soupape d'arrêt 84.
De la vapeur quittant le surchauffeur 70 à une surchauffe très élevée est amenée à la turbine haute pression du groupe 74 par un court tronçon de con duite 90 résistant à la chaleur. La conduite princi pale 82 de vapeur et les soupapes 80 et 84 peuvent être en des matériaux normaux et des échantillons.
<B>Il</B> n'est pas nécessaire que les gaz chauds conte nant de l'oxygène provenant du surchauffeur (10, 40, 70) retournent à la même installation de chauf fage (12, 42, 72) à partir de laquelle le surchauf- feur reçoit sa vapeur. Les gaz peuvent être utilisés pour maintenir la combustion, par exemple dans une autre chaudière, d'une installation comprenant une série de chaudières.
Plant for the production of steam The present invention relates to a plant for the production of steam, comprising at least one steam boiler for the production of saturated or partially superheated steam, and a separately heated superheater, in which the steam is high. at its final temperature.
In the construction of boilers, the trend is towards ever higher temperatures and pressures, which results in an improvement in thermal efficiency. The gain in efficiency is however somewhat offset by the increased cost of the materials used in the construction of the superheater and by the very high cost of the temperature control equipment, shut-off valves and safety valves intended for for use under modern steam production conditions.
The use of a separately heated superheater is then of interest because, by arranging the valves and temperature controls between the main boiler and the superheater, it is possible to avoid using equipment for their construction. expensive heat resistant. The object of the present invention is to provide a simple, safe and efficient installation from a thermal point of view, comprising a separately heated superheater.
The installation according to the invention is characterized in that the separately heated superheater is arranged in such a way that it can be supplied with an excess of air over that necessary for the complete combustion of the fuel supplied to the burners and in such a way that the hot oxygen-containing gases leaving the superheater are brought to a heating installation to be used to maintain combustion. The appended drawing shows, by way of example, three embodiments of the installation forming the subject of the present invention, the three figures being diagrams of these installations.
The installation shown in fig. 1 comprises a separately heated superheater 10, which takes saturated steam from a normal water tube boiler 12. The superheater 10 is a separate arrangement from the boiler 12 and comprises a gas-tight casing 14 within which are arranged a combustion chamber 16 and a battery of superheater tubes 18. The chamber 16 is partially surrounded by a chimney. 20.
Superheater 10 is heated by one or more oil burners 22 and receives combustion air from a forced draft fan 24 which also supplies combustion air to boiler 12. The air flows to the burner 22 through the jacket 20 where it is preheated. Air coming from the fan 24 is distributed between the boiler 12 and the superheater 10 by two valves 26 and 28. The valve 26 which controls the supply of air to the superheater and the supply of fuel to the burner 22 is adjusted according to the flow of steam through the superheater and its temperature at the outlet so as to maintain the latter practically constant.
The superheater 10 is supplied with an excess of air over that necessary for the complete combustion of the fuel supplied to the burner 22 and the final vapor temperature is regulated by varying the proportion of this excess air.
The hot gases leaving the superheater 10 still contain a substantial proportion of oxygen and are fed by a mixing device 30 into the duct through which air from the fan 24 is supplied to the burners 32 of the boiler 12.
In the embodiment of the installation shown in fi-. 2, a separately heated superheater 40 is used to increase the superheat temperature of steam produced by a boiler 42 having a superheater 44 integral with it. A main shut-off valve 46 and a safety valve 48 are arranged in the steam line between the two superheaters 44 and 40.
Combustion air supplied to superheater 40 is drawn in from a fan 50 which also supplies air to boiler 42. A steam air heater 52 is disposed in the main air duct of the fan. to preheat the air supplied to both the superheater 40 and the boiler 42. The heater 52 can be added or replaced by an air heater in the duct of the boiler 42.
The steam leaving the boiler 42 is suitable for use in an auxiliary engine and in marine installations to drive a reverse turbine. The overheating temperature of the steam drawn from the steam line before the main shut-off valve 46 is regulated by means of an air desuperheater 54 placed in the line 56 by means of which combustion air is supplied. supplied to the boiler 42. The de-superheater 54 comprises an air bypass 58 and its action can be regulated by a pair of valves 60.
In these separately heated superheaters (10, 40) it may be necessary or desirable to have a booster fan between the main forced draft fans (24, 50) and the superheater. Fig. 2 shows the use of such a fan 62 intended to enhance the supply of primary air to the burner 64 of the superheater 40. Secondary air is supplied directly from the main air duct to a casing 66 partially surrounding the. superheater combustion chamber 40.
The fan 62 can be disposed if desired to boost the secondary as well as the primary air pressure.
In the embodiment of the installation shown in FIG. 3, a separately heated superheater 70 is used to avoid the use of long and expensive heat-resistant tubing when very high temperature steam is used, in this case, to drive a turbine assembly 74, at a low temperature. point away from a boiler 72.
The installation comprises the boiler 72 which has a superheater 78 integral therewith intended to supply moderately superheated steam. The separate superheater 70 is disposed near the turbine assembly 74 and gases containing hot oxygen from the superheater are supplied to the boiler 72 through a conduit 76.
Steam from boiler 72 is supplied to superheater 70 through a main line 82 which is provided with a safety valve 80 and a main shut-off valve 84. Steam for a reverse turbine and for ancillary devices is available in branches 88 and 86 disposed before the shut-off valve 84.
Steam leaving superheater 70 at very high superheat is supplied to the high pressure turbine of group 74 by a short section of heat resistant duct 90. The main steam line 82 and the valves 80 and 84 may be of normal materials and samples.
<B> It </B> is not necessary that the hot gases containing oxygen from the superheater (10, 40, 70) return to the same heating installation (12, 42, 72) from from which the superheater receives its steam. The gases can be used to maintain combustion, for example in another boiler, of an installation comprising a series of boilers.