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P211'E!ctiúLlüel.,,=,litf:3 aux ;c:rraturs de vapeur Cette invention se rapporte aux générateurs de vapeur
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que l'on peut designer COI1Lt"e étant une corubinaison d'une cn.a.udixp 3 tubes d'eau chauffée par oonveotion, avec une e1;ù,àiisr:= e, tl,URS d'2.u..l,,cP un niveau infarieur et CDJ.:.d'1'.j t l:.i;ialruaL.it par rê1YO{.L!J.<:';J!2!lt.
L'un 0.<:;;;; Ol,t;; principaux de l'invention est de réaliser uü;.; conëtruction oi'i'rant la plus grande siuiplicité et, par conséquent, de réduire le prix de la fabrication et du mon- tage
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Un autre but de l'invention est de permettre d'augmenter considérablement les dimensions du surchauffeur tout en lui conservant sa simplicité de construction, une entière acces- sibilité et toute facilité d'inspection, de réparation, de mise en place ou d'enlèvement, le surchauffeur étant expose efficacemnt à la chaleur sans être soumis à uns température préjudiciable.
Dans ce but, l'invention consiste principalement en deux chaudières à tubes d'eau espacées et superposées à peu près verticalement, la chaudière supérieure étant soumisela chaleur de convection et la chaudière inférieure principale- ment 8 la. chaleur de rayonnement, tandis que le surchauffeur est placé dans l'espace compris entre ces chaudières.
L'invention a aussi pour but de fournir une disposition très simple et perfectionnée qui permet de réduire la perte de tirage au minimum.
L'invention a en outre pour but d'introduire-Le combusti- ble et l'air de combustion de telle manière que le combusti- ble peut efficacement être brûlé à un état plus grossier que d'habitude, ce qui permet de réduire le coût de la préparation du combustible.
L'invention est représentée sur les dessins annexés,
Figure 1 est une coupe verticale à travers une installa- tion à laquelle les perfectionnements sont appliqués; figure 2 est une coupe verticale suivait la ligne 2-2 de la figure 1, et fleure 3 est une élévation latérale plus ou moins schéma- tique de l'installation.
A est une chaudière, par exemple une chaudière horizon- tale du type à tambour transversal. Cette chaudière comprend de préférence les deux faisceaux de tubes 7 et 8, dont le
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nombre de tubes peut varier suivant les exigences particuliè res; des séries appropriées de collecteurs 9 et 10, et 11 et 12, les collecteurs 9-étant raccordes aux collecteurs il et les collecteurs 10 aux collecteurs 12, comme c'est représenté; le tambour ou bouilleur 13; les tubes de descente 14 qui con- duisent du tambour 13 aux collecteurs 9 et les tubes de re- tour 15 qui vont des collecteurs 10 au tambour 13.
Immédiatejmetn au-dessus de la chaudière A se trouve le conduit d'évacuatin E qui, de préférence, -possède deux bran- chemants 14a et 15a évacuant finalement dans la cheminée.
En-dessous de la chaudière A et à une certaine distance de celle-ci, se trouve une chambre de combustion C formée 'par une seconde chaudière, c'est-à-dire 'par une chaudière qui constitue son propre foyer. Cette seconde chaudière est formée d'une chambre peu près rectangulaire, à à six cotes, et com- prena les tubes 16 dont il existe un nombre quelconque de rangées, dont quatre sont montrées, ces tubes étant reliés à une extrémité aux collecteurs 17 et à 'autre extrémité aux collecteurs 18 la paroi composée de tubes verticaux 19 qui montent d'un petit tambour 20 aux collecteurs 17; la paroi de tubes verticaux 21 qui montent du collecteur 22 au collecteur 18;
la rangée de tubes inclinés 23 reliant le tambour 20 au collecteur 22 et les deux écrans d'eau latéraux composés de tubes verticaux 24, les tuoes de cnacun de ces écrans latéraux montant verticalement d'un collecteur 25 à un collecteur 26 ; le tube ae descente 27 qui alimente le tam- bour 20 et les collecteurs 23, les tubes de descente 28 dont plusieurs relient chacun des collecteurs 26 au tambour 13; les tubes de montée 29 qui vont des collecteurs 18 au collec- teur 30 et les tubes 31 qui relient le collecteur 30 au tara- bour 13.
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Les parois de la chaudière formant foyer C sont entourées d'une enveloppe appropriée en tôle 32 et le fond est ferme par le cendrier 33.
Le surchauffeur, désigné' dans son ensemble par la lettre D, est placé dans l'espace compris entre le faisceau de tubes 8 et le groupe de tubes 16, les tubes de ce surchauffeur s'é- tendant à peu près sur toute la largeur et la profondeur dans le sens horizontal de l'installation. La disposition des deux chaudières est telle qu'elle permet d'établir convenablement un surchauffeur de dimensions beaucoup plus grandes que d'ha- bitude, et le surchauffeur peut être mis en place, et est fa- cilement accessible, par le côté tandis que les tubes peuvent être enlevés et remplaces avec grande facilité. Le surchauf- feur offre une résistance uniforme au passagedes gaz.
Lestubes des faisceaux 7 et 8 sont des tubes de convec- tion, tandis que les tubes de la chaudière formant foyer C sont soumis en ordre principal à la chaleur rayonnante et aus- si , la convection, ainsi qu'il apparaître ultérieuremet La circulation au travers de la chaudière formant foyer C est très rapidecause de la présence d'un grand nombre de tubes verticaux et parceque la chaudière formant foyer est soumise à la chaleur rayonnante et une température élevée.
Bien que les tuyaux de descente et les tuyaux de montée pour les deux chaudières sont de préférence reliés au même tambour 13, la circulation dans la chaudière formant foyer n'est pas contrariée par la circulation dans la chaudière A et, grâce à la circulation rapide travers la chaudière C, on peut non seulement placer le surchauffeur comme c'est représenté, mais aussi Installer un surchauffeur beaucoup plus grand que d'ha- bitude sans rencontrer les difficultés inhérentes à un degré
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de surchauffe trop élevé.
Ainsi, on Peut employer un surchauf- feur d'une capacité proportionnée 8 la très grande capacité de l'installation, et le surchauffeur peut être soumis effec- tivement et uniformément, mais non d'une manière préjudicia- ble, à la chaleur sur toute sa longueur et toute sa largeur; en outre, l'installation ne présente pas de chicanes et les gaz peuvent s'élever en ligne droite autour des tubes 16, à travers le surchauffeur D et les faisceaux de tubes 7 et 8, outre les avantages qui ont déjà été mentionnés, cette dispo- sition a -cour effet de réduire la perte de tirage au minimum et d'offrir une résistance uniforme au courant, ce qui donne lieu à un courant uniforme, considéré dans la section trans- versale:
iL en résulte Une utilisation efficace de toute la surface d'absorption sans donner lieu à de grandes différen- ces de températures d'un bout à 'l'autre de la longueur des tubes.
Le tambour 1) est suspendu, et le surchauffeur est sus- pendu à la chaudière A par les étriers 34. La chaudière A et la chaudière C sont supportées indépendamment et ont toute libeté chacune- de se dilater et de se contracter.
L'installation de chaudières est très simple et elle est facile monter; le nombre de tubes qui doivent être plies est très faible, les coudes ne présentant en aucun cas des difficultés.
En ce qui concerne le mode de combustion de l'installa- tion, le combustible finement divisé, tel que le charbon pul- vérisé, est Introduit à la partie Inférieure de la chaudière formant foyer C aux angles de celle-ci, au moyen de tuyères 35 qui peuvent simplement être constituées par des tuyaux cylindriques disposés de manière à, injecter tangentiellement
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à un cercle imaginaire dont l'axe se trouve au centre de la chaudière formant foyer et est vertical. L'air nécessaire à la combustion est de préférence amené comme suit.
Un ré- chauffeur d'air 36 est placé dans chacun des embranchements 14a et 15a de la décharge B, ces réchauffeurs d'air débou- chant dans les boîtes ou conduits 37 Placés sur deux cotas opposés de l'enveloppe, l'extrémité inférieure de chacun de ces conduits étant prolongée comme indiqué en 38 de manière 1:1 se terminer par des parties 39 formant tuyères, également disposées pour décharger tanentilement comme c'est décrit;
dans ces tuyères sont placées les tuyères à combustible 33 Le charbon est refoulé dans la chaudière formant foyer par une partie de l'air nécessaire à la combustion, le reliquat d'air nécessaire étant Amené à travers les tuyères 39 Les courants de charbon et d'air sont injects . de telles vi- tesses qu'ils se réunissent pour parcourir un trajet vertical ou hélienodal de bas en haut travers la chaudière formant foyer en donnant lieu un mélange immédiat et violent de combustible et d'air, produisant une combustion turbulente et intense, l'air nécessaire à '8 la combustion étant, également dans ce but,
de préférence fortment chauffé au préalable dans les réchauffeurs d'air 36.Le courant de combustible et de flam- me oalaye d'une manière relativement uniforme les tubes de la chaudière C,de sorte que ces derniers sont saurai s à la fois à la --haleur rayonnante età la chaleur de convection.La chaudiè- re C,constitue,pour ainsi dire,un vaste brûleur,car elle assu- re le mélange du combustible et de l'air et oblige le courant de combustible et de flamme 8 suivre le tra,jet décrit à sa @
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sortie des tuyères.
La combustion se produit à l'intérieur de la. chaudière C et avant que les gaz n'arrivent aux tubes 16, et par suite de la température élevée à laquelle l'air de combustion a été porte et de la violence de la combustion, celle-ci est pour ainsi dire complète, et les pertes de calo- ries passant aU-delà des tubes 16 sont négligeables.
Lorsque la consommation se fait ainsi partir de la base en allant vers le haut, du charbon plus grossier que d'habitude 'peut être brûlé efficancemt et complètement, la pesanteur exerçant son action en sens inverse du tirage du foyer dans una mesure suffisante pour donner auxparticules plus grosses le temps nécessaire à leur combustion. Aucune perte appréciable de com- bustible ne se -produit -par chute des particules dans le can- direr, car les tuyères 35 sont situées assez haut à l'inté rieur des tuyères 39, ce qui permet à une quantité notable d'air d'être admis en-dessous du point d'admission du combus- tible.
Cet air exerce non seulement une action de sustenta- tioii nais fournit aussi de l'oxygène -pour consumer toute particule de combustible qui 'pourrait tendre à tomber.
Cette forme de combustion est particulièrement appropriée la présente installation de chaudières, car le courant de combustible et de flammes remplit la chaudière 0, considérée en section transversale, et les gaz ascendants remplissent le sommet de celle-ci dans le sens transversal, de telle sorte que les tubes en commençant 'par les tubes 16 et en allant ensuite de oas en haut, sont soumis aux gaz, pratique- ment d'une extrémité à l'autre, d'une manière à peu -près uni= forme.
Un espace pour recevoir les tuyères 39 et 35 est ménage en arrêtant certains tubes verticaux des parois exactement au dessus de ces tuyères et en les reliant à des collecteurs @
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40, qui sont à leur tour raccordés par des bouts de tubes 41 aux collecteurs 25 et au collecteur 22 ainsi qu'au tambour 20.
Les tubes verticaux de la chaudière c sont de préférence ,,,,unis d'ailettes longitudinales coopérant avec les tubes pour former une paroi métallique peu près continue. Les tubes 15 et 31 sont très efficaces pour l'absorption de la chaleur de convection.,
La grandeur de la surface de convection est suffisante pour réduire la température des gaz qui traversent les tubes 31 à un point inférieur à la limite admise pour les réchauffeurs d'air métalliques, soit 535 C La chaleur absorbée par la chaudière 0 est telle que les gaz, lorsqu'ils traversent le surchauffeur, n'ont pas une température trop élevée.
La sur- face d'absorption de la chaudière C est déterminée de Manière assurer le volume nécessaire de la chambre de combustion Pour effectuer la combustion voulue du combustible et à cet effet il est préférable de ménager une surface suffisante pour que la chaudière C accomplisse un travail de 50% envi- ron plus élevé que celui d la chaudière A.
-:- R E V E N D I C A T 1 0 N S -:-
1.- En combinaison, deux chaufdières à tubes d'eau écar- tées l'une de l'autre à, peu près verticalement,la chaudière supérieure étant soumise à la chaleur de convection et la chaudière inférieure principalement à la chaleur de rayonne- ment, et un surchauffeur dispose dans l'espace compris entre les deux chaudières.
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P211'E! CtiúLlüel. ,, =, litf: 3 aux; c: steam rraturs This invention relates to steam generators
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that we can designate COI1Lt "e being a corubination of a cn.a.udixp 3 tubes of water heated by oonveotion, with an e1; ù, àiisr: = e, tl, URS d'2.u .. l ,, cP an infarct level and CDJ.:.d'1'.jtl:.i;ialruaL.it by ré1YO {.L! J. <: '; J! 2! lt.
One 0. <: ;;;; Ol, t ;; principal of the invention is to realize uü;.; construction offering the greatest simplicity and, consequently, reducing the cost of manufacture and assembly
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Another object of the invention is to allow the dimensions of the superheater to be considerably increased while retaining its simplicity of construction, full accessibility and all ease of inspection, repair, installation or removal. , the superheater being efficiently exposed to heat without being subjected to a detrimental temperature.
For this purpose, the invention consists mainly of two water tube boilers spaced and superimposed approximately vertically, the upper boiler being subjected to convection heat and the lower boiler mainly 8a. radiant heat, while the superheater is placed in the space between these boilers.
Another object of the invention is to provide a very simple and improved arrangement which makes it possible to reduce draft loss to a minimum.
The invention further aims to introduce the fuel and the combustion air in such a way that the fuel can efficiently be burned in a coarser state than usual, thereby reducing the fuel. cost of fuel preparation.
The invention is shown in the accompanying drawings,
Figure 1 is a vertical section through an installation to which the improvements are applied; Figure 2 is a vertical section taken along line 2-2 of Figure 1, and Figure 3 is a more or less schematic side elevation of the installation.
A is a boiler, for example a horizontal boiler of the transverse drum type. This boiler preferably comprises the two bundles of tubes 7 and 8, the
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number of tubes may vary according to particular requirements; appropriate sets of collectors 9 and 10, and 11 and 12, the collectors 9 being connected to the collectors 11 and the collectors 10 to the collectors 12, as shown; the drum or boiler 13; the down tubes 14 which lead from the drum 13 to the manifolds 9 and the return tubes 15 which lead from the manifolds 10 to the drum 13.
Immediately above the boiler A is the exhaust duct E which preferably has two branches 14a and 15a which ultimately exhaust into the chimney.
Below the boiler A and at a certain distance from it, there is a combustion chamber C formed by a second boiler, that is to say by a boiler which constitutes its own hearth. This second boiler is formed of a roughly rectangular chamber, with six sides, and comprised the tubes 16 of which there are any number of rows, four of which are shown, these tubes being connected at one end to the manifolds 17 and at the other end to the collectors 18 the wall composed of vertical tubes 19 which rise from a small drum 20 to the collectors 17; the wall of vertical tubes 21 which rise from the manifold 22 to the manifold 18;
the row of inclined tubes 23 connecting the drum 20 to the collector 22 and the two lateral water screens composed of vertical tubes 24, the tuoes of each of these side screens rising vertically from a collector 25 to a collector 26; the down tube 27 which supplies the drum 20 and the collectors 23, the down tubes 28, several of which each connect the collectors 26 to the drum 13; the riser tubes 29 which go from the manifolds 18 to the manifold 30 and the tubes 31 which connect the manifold 30 to the thread 13.
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The walls of the boiler forming hearth C are surrounded by a suitable sheet metal casing 32 and the bottom is closed by the ashtray 33.
The superheater, designated as a whole by the letter D, is placed in the space between the bundle of tubes 8 and the group of tubes 16, the tubes of this superheater extending approximately over the entire width. and depth in the horizontal direction of installation. The arrangement of the two boilers is such as to enable a superheater of much larger dimensions than usual to be properly established, and the superheater can be placed, and is easily accessible, from the side while the tubes can be removed and replaced with great ease. The superheater provides uniform resistance to the passage of gases.
The tubes of bundles 7 and 8 are convection tubes, while the tubes of the furnace forming hearth C are mainly subjected to radiant heat and also convection, as will appear later. through the hearth boiler C is very fast because of the presence of a large number of vertical tubes and because the hearth boiler is subjected to radiant heat and high temperature.
Although the downpipes and risers for both boilers are preferably connected to the same drum 13, the circulation in the hearth boiler is not hampered by the circulation in the boiler A and, thanks to the rapid circulation through the boiler C, you can not only place the superheater as shown, but also install a much larger superheater than usual without encountering the difficulties inherent in a degree
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overheating too high.
Thus, a superheater of a capacity commensurate with the very large capacity of the plant can be employed, and the superheater can be effectively and uniformly, but not in a detrimental manner, subjected to the heat on the plant. its entire length and breadth; furthermore, the installation does not have baffles and the gases can rise in a straight line around the tubes 16, through the superheater D and the tube bundles 7 and 8, in addition to the advantages which have already been mentioned, this This arrangement has the effect of reducing the draft loss to a minimum and offering a uniform resistance to the current, which gives rise to a uniform current, considered in the cross section:
This results in efficient use of the entire absorption surface without giving rise to large temperature differences throughout the length of the tubes.
The drum 1) is suspended, and the superheater is suspended from the boiler A by the brackets 34. The boiler A and the boiler C are supported independently and are each free to expand and contract.
The installation of boilers is very simple and easy to assemble; the number of tubes which must be bent is very low, the elbows not presenting any difficulties.
With regard to the combustion mode of the installation, the finely divided fuel, such as pulverized coal, is introduced to the lower part of the furnace forming hearth C at the angles thereof, by means of nozzles 35 which can simply be formed by cylindrical pipes arranged so as to inject tangentially
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to an imaginary circle whose axis is in the center of the furnace forming a fireplace and is vertical. The air required for combustion is preferably supplied as follows.
An air heater 36 is placed in each of the branches 14a and 15a of the discharge B, these air heaters opening into the boxes or ducts 37 Placed on two opposite sides of the casing, the lower end each of these conduits being extended as indicated at 38 in a 1: 1 manner terminating with portions 39 forming nozzles, also arranged to discharge slowly as described;
in these nozzles are placed the fuel nozzles 33 The coal is forced back into the furnace forming a hearth by part of the air necessary for combustion, the remainder of the necessary air being brought through the nozzles 39 The coal and gas streams air are injected. such speeds that they come together to travel a vertical or helienodal path from bottom to top through the furnace forming a hearth giving rise to an immediate and violent mixture of fuel and air, producing a turbulent and intense combustion, the air necessary for the combustion being, also for this purpose,
preferably strongly preheated in the air heaters 36. The flow of fuel and flame passes relatively uniformly through the tubes of the boiler C, so that the latter are known both at the same time. - radiant heat and convection heat. Boiler C constitutes, so to speak, a large burner, since it ensures the mixture of fuel and air and forces the flow of fuel and flame 8 follow the tra, jet described at his @
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outlet of the nozzles.
Combustion occurs inside the. boiler C and before the gases reach the tubes 16, and as a result of the high temperature to which the combustion air has been brought and the violence of the combustion, this is almost complete, and the losses of heat passing beyond the tubes 16 are negligible.
When the consumption is thus made from the base upwards, coarser than usual coal can be burnt efficiently and completely, gravity acting in the opposite direction to the draft of the hearth to a sufficient extent to give larger particles for the time required for their combustion. No appreciable loss of fuel is produced by falling particles in the canister, as the nozzles 35 are located high enough inside the nozzles 39, allowing a substantial amount of air to flow into the nozzle. 'be admitted below the fuel inlet point.
This air not only exerts a sustaining action but also supplies oxygen to consume any fuel particles which may tend to fall.
This form of combustion is particularly suitable for the present boiler installation, since the flow of fuel and flames fills the boiler 0, considered in cross section, and the rising gases fill the top of it in the transverse direction, so that the tubes, starting with tubes 16 and then working upwards, are subjected to the gases, practically from one end to the other, in a manner of approximately uniform shape.
A space for receiving the nozzles 39 and 35 is made by stopping certain vertical tubes of the walls exactly above these nozzles and connecting them to collectors @
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40, which in turn are connected by tube ends 41 to the manifolds 25 and to the manifold 22 as well as to the drum 20.
The vertical tubes of the boiler c are preferably ,,,, united by longitudinal fins cooperating with the tubes to form an approximately continuous metal wall. Tubes 15 and 31 are very effective in absorbing convection heat.,
The size of the convection surface is sufficient to reduce the temperature of the gases passing through the tubes 31 to a point below the limit allowed for metallic air heaters, i.e. 535 C. The heat absorbed by the boiler 0 is such that the gases, when they pass through the superheater, do not have a too high temperature.
The absorption surface of the boiler C is determined in such a way as to ensure the necessary volume of the combustion chamber. To achieve the desired combustion of the fuel and for this purpose it is preferable to provide a sufficient surface for the boiler C to achieve a work approximately 50% higher than that of boiler A.
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1.- In combination, two water tube heaters spaced from each other approximately vertically, the upper boiler being subjected to convection heat and the lower boiler mainly to radiant heat. ment, and a superheater is placed in the space between the two boilers.