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LE MINISTRE DES AFFAIRES ECONOMIQUES ET DES CLASSES MOYENNES,
Vu l'arrêté-loi du 8 juillet 1946, prorogeant, en raison des événements de guerre les délais en matière de propriété industrielle et la durée des brevets d'invention ;
Considérant qu'aucune réclamation n'a été introduite, dans le délai réglementaire, à la suite de cette publication ;
Considérant qu'il résulte des justifications fournies à l'appui de la requête que le brevet No 437.715 pour :
Perfectionnements aux générateurs de vapeur avec surchauffeurs n' a pu être exploité , par suite de l'état de guerre, pendant une période équivalent à Cinq années d'exploi- tatlon normale ; , @ A R R E T E :
ARTICLE PREMIER. - La duréedu brevet No 437.715 pour : Perfectionnements aux générateurs de vapeur avec surchauffeurs est prolongée de cinq années.
ART. 2. - La prolongation est accordée sous condition du paiement, dans le mois de son octroi, de la taxe spéciale prévue à l'art. 6 de l'arrêté-loi du 8 juillet 1946 précité.
ART. 3. - Le présent arrêté sera annexé au titre du brevet.
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MÉMOIRE DESCRIPTIF
DÉPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION Perfectionnements aux générateurs de vapeur avec surchauffeurs.
La présente invention concerne des générateurs de vapeur comportant des dispositifs à connection, notamment des surchauffeurs. Le fonctionnement de telles chaudières cause des difficultés à la suite des conditions de température peu appropriées, ou du réglage insuffisant de la température du surchauffeur. Ainsi, des difficultés se produisent parce que la température du surchauffeur peut dépasser la limite de sécurité au cours de la mise en marche, quand la température de la chaudière est portée à celle que nécessite le fonctionnement.
En régime, il est difficile de régler correctement le
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/1 degré-de surchauffe par des moyens ne troublait pas le fonc-
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tionhement. De. plus, dans les chaudières modernes à haute pression, il est souvent difficile de maintenir les tubes du surchauffeur propres et d'empêcher leur encrassement par des scories se déposant sur les tubes à une température supérieure à leur température de solidification. Usuellement, on dispose devant le surchauffeur un écran de tubes vaporisateurs afin d'empêcher le d,épôt de scories sur les tubes du surchauffeur, mais on obtient ainsi tout au plus que les scories se déposent sur l'écran et ceci, en plus d'autres inconvénients, rend encore plus difficile le réglage du degré de surchauffe.
La présente invention permet de réduire sensiblement ou de supprimer complètement les difficultés mentionnées.
Suivant une caractéristique de l'invention des gaz du foyer, refroidis par le passage à travers un dispositif à convection sont, pour.une gamme de charges plus étendue que celle pour laquelle l'encrassement du surchauffeur peut se produire, ramenés à un chemin ouvert entre la chambre de combustion et le dispositif à convection, la quantité de gaz ainsi recirculés étant réglée en vue de régulariser le degré de surchauffe pour la dite gamme de charges.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, un ventilateur est utilisé pour prendre les gaz qui ont traversé le dispositif à convection et les amener en un endroit éloigné de ce dispositif, à un chemin ouvert entre la chambre de combustion et le dispositif à convection, des moyens étant prévus pour régler le débit du ventilateur en vue de régulariser la température de la vapeur sortant du surchauffeur qui, en ce qui concerne le degré de surchauffe voulu, est construit de façon que la gamme de charges pour
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lesquelles des gaz doivent être recirculés afin de limiter la surchauffe au degré voulu, soit plus étendue que celle pour laquelle le surchauffeur peut être encrassé par des scories.
Le dessin annexé représente schématiquement, en coupe verticale, un générateur de vapeur suivant l'invention.
Des brûleurs 1 à combustible pulvérisé chauffent un foyer à parois refroidies à l'eau, une des paires de parois opposées convergeant à la partie inférieure pour former un fond en trémie au-dessus d'une fosse à scories 2; une cloison 3 refroidie à l'eau divise le foyer en une chambre de combustion 4 et en un chemin ouvert 5. Les tubes qui refroidissent les parois courent entre des collecteurs supérieurs et inférieurs faisant partie du système de circulation, les collecteurs 6 et 7 desservant la paroi 8 vue de face sur le dessin, tan- dis que les collecteurs 9, 10, 11 et 12 desservent les parois 13 et 14 perpendiculaires à la paroi 8.
La cloison 3 s'étend entre la paroi 8 et la paroi opposée, et son extrémité inférieure se trouve à une certaine distance des parois convergentes de la trémie. La cloison est refroidie par des tubes munis de broches pour retenir de la matière réfractaire, de façon à constituer une chicane.
Tous les tubes s'étendent vers le haut, parallèlement entre eux, et quittent le foyer entre les tubes de la paroi 13 puis débouchent dans un collecteur horizontal supérieur 15. La moitié des tubes, plus rapprochés de la paroi 8, reçoivent de l'eau en divers points répartis sur la longueur d'un collecteur vertical inférieur 16 situé derrière la paroi 8, en dehors du foyer, et, s'étant engagés horizontalement dans le foyer, à des distances différentes à pa.rtir du collecteur, ces tubes tournent vers le haut. L'autre moitié des tubes, plus éloignés de la paroi 8, sont alimentés en eau par un
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collecteur semblable au collecteur 16 mais situé de l'autre côté du foyer, et sont également pliés vers le haut. Les collecteurs sont convenablement raccordés dans le système de circulation.
Au lieu d'être alimentés par une paire de collecteurs verticaux tels que 16, les tubes peuvent, dans une construction modifiée, recevoir de l'eau d'un collecteur horizontal inférieur unique situé à l'extérieur de la paroi 14 par exemple à proximité et au-dessus du collecteur 12, les tronçons inférieurs des tubes étant convenablement pliés, séparément ou par groupes, alternativement vers l'arrière et vers l'avant, de façon à permettre aux gaz de passer de la chambre de combustion 4 dans le chemin ouvert 5.
Les produits de combustion passent sous l'extrémité inférieure de la cloison 3, remontent dans le chemin ouvert 5 et, après avoir traversé un écran de tubes vaporisateurs légèrement inclinés 17 situés au-dessus du niveau de la chambre de combustion 4,les gaz continuentà cheminer à travers un surchauffeur formé de deux faisceaux 18 et 19 de tubes sinueux raccordés en parallèle entre eux. On peut laisser une partie de gaz contourner le surchauffeur en montant dans le conduit.20 commandé par un registre 21. Les gaz redescendent ensuite à travers les faisceaux de tubes économiseurs 23, 24, 25 et 26 et s'engagent alors dans l'espace 27.
Les gaz sont obligés de monter et descendre, dans l'espace au-dessus de l'écran de tubes 17, par des chicanes coopérant, comme représenté, avec les tronçons verticaux des tubes montants 28, les tronçons médians des tubes montants 29, les tronçons médians et inférieurs des tubes montants 35, l'entièreté des tubes descendants 36, et avec.les tubes supérieurs 37 qui relient le collecteur 22 au corps d'eau et de vapeur 38.
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De l'espace 27, une partie des gaz peuvent être extraits par le ventilateur 30 et mélangés aux gaz frais quittant la chambre 4 près de l'extrémité inférieure du chemin ouvert 5.
Les gaz non extraits de l'espace 27 par le ventilateur 30 montent à travers un réchauffeur d'air 31 vers un ventilateur de tirage forcé 32.
Une partie des particules de scories formées dans le foyer sont recueillies ou se déposent dans la fosse à scories 2, et une partie des poussières se déposent à la partie inférieure de l'espace 27.
Le ventilateur de recirculation 30 est entraîné par tout dispositif approprié indépendant du débit de vapeur par le générateur, ce qui permet d'utiliser le ventilateur pendant qu'on porte le générateur de vapeur à la température de service. Ainsi, par exemple, le ventilateur 30 peut être accouplé, par l'intermédiaire d'une transmission à vitesse va.riable, au moteur qui entraîne le ventilateur de tirage forcé 32. La recirculation des gaz pendant la période de mise en marche permet de protéger le surchauffeur contre un échauffement excessif pendant cette période.
Quant à la recirculation en régime normal, le surchauffeur est conçu de façon à assurer le degré de surchauffe voulu pour une charge admise, par exemple la moitié de la pleine charge, lorsque la température des gaz à l'entrée des surchauffeurs atteint approximativement une valeur prédéterminée qui est en-dessous de la température maximum de sécurité et suffisamment basse pour éviter l'encrassement du surchauffeur 18,19 par des scories. En-dessous de la charge admise, la température des gaz à l'entrée du surchauffeur est inférieure à la température prédéterminée mais, à mesure que la charge s'accroît et dépasse la valeur admise, la température tend à s'élever au-dessus de la valeur prédéter-
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minée et à causer un degré trop élevé de surchauffe.
Afin de régulariser la surchauffe, le ventilateur 30 est mis en mouvement et la quantité de gaz recirculés est réglée de façon à produire le degré voulu de surchauffe.
La quantité de gaz quittant la chambre 4 est approximativement proportionnelle à la quantité de vapeur traversant le surchauffeur, mais un accroissement de la charge provoque non seulement une élévation de la température des gaz venant de la chambre de combustion 4, mais aussi un accroissement du rendement de la surface d'échange thermique, en raison de la plus grande vitesse des.gaz longeant cette surface. Un tel accroissement de rendement est accentué par la recirculation des gaz. Par conséquent, afin de maintenir le degré de surchauffe voulu, les gaz recirculés doivent non seulement empêcher l'élévation de la température du courant de gaz à l'entrée du surchauffeur, mais ils doivent même amener une diminution de cette température.
La régularisation de la surchauffe, par recirculation de gaz, pour une gamme de charges plus étendue que celle dans laquelle l'encrassement par les scories peut se produire, prévient ainsi la possibilité d'encrassement par les scories du surchauffeur ou du faisceau tubulaire 17. Le rendement du surchauffeur est ainsi sauvegardé. La poussière qui pourrait se déposer dans les tubes s'enlève facilement par des ventilateurs soufflants prévus à cet effet. Le surchauffeur est conçu de préférence de façon que la gamme de charges pour lesquelles les gaz doivent être recirculés en vue de régulariser la surchauffe est aussi plus étendue que celle pour laquelle l'écran de tubes 17 peut être encrassé par des scories.
Si le ventilateur 30 tourne à vitesse constante,le
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réglage de la quantité de gaz recirculés peut s'effectuer en actionnant les registres 33. Alternativement, ou concurremment, les tuyères 34 à travers lesquelles les gaz recirculés sont injectés dans les produits de combustion frais, peuvent être construits de façon que la section de passage des tuyères soit réglable, afin que les gaz recirculés puissent, même pour des charges réduites, être injectés dans les produits de combustion frais à une vitesse suffisante pour produire un mélange convenable. Par exemple, on peut prévoir une pluralité de tuyères dont le nombre en activité décroit avec la quantité des gaz recirculés, ce qui permet de maintenir une vitesse suffisante aux gaz traversant les tuyères en activité.
Les tuyères 34 sont réparties ou s'étendent sur une grande partie de la paroi 14, de façon à assurer l'uni- .formité de la distribution des gaz recirculés dans la masse des produits de combustion frais. Dans le cas de tuyères réglables, la disposition est telle que l'uniformité de répartition des gaz soit maintenue même lorsque la quantité de gaz recirculés est réduite.
Quand le ventilateur 30 peut marcher à vitesses variables, on peut modifier sa vitesse pour régler la quantité des gaz recirculés. Dans ce cas encore on peut, en même temps, commander les tuyères 34 afin d'assurer une vitesse d'écoulement appropriée et un mélange satisfaisant entre les gaz frais et recirculés.
Les dispositifs de commande et de réglage mentionnés peuvent être actionnés par des dispositifs qui dépendent de la température de la vapeur à la sortie du surchauffeur, de sorte que le degré de surchauffe est maintenu continuellement et automatiquement, par des moyens simples, à une valeur sensiblement constante.
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Le registre 21 est normalement fermé, mais on peut l'ôuvrir à la main par tout mécanisme de commande approprié, afin de réduire le degré de surchauffe sans accroître la quantité de gaz recirculés, par exemple lorsque le ventilateur 30 a déjà atteint son débit maximum.
Alternativement, le registre 21 peut être construit pour s'ouvrir automatiquement et limiter convenablement le degré de surchauffe quand la température de la vapeur à la sortie du surchauffeur dépasse une valeur élevée prédéterminée, par exemple à la suite d'une défaillance du ventilateur 30 ou d'un encrassement du foyer par des scories.
REVENDICATIONS ---------------------------
1) Générateur de vapeur comprenant une chambre de combustion susceptible d'être chauffée par du combustible dont les scories, portées à une température dépassant leur point de fusion, sont entraînées par des gaz quittant la chambre, un dispositif à confections notamment un surchauffeur, et un chemin ouvert entre la chambre de combustion et le dispositif à confection, dans lequel des gaz du foyer, refroidis par le passage à travers le dispositif à convection sont ramenés au chemin ouvert pour une gamme de charges plus étendue que celle pour laquelle l'encrassement du surchauffeur peut se produire, la quantité des gaz recirculés étant réglée en vue de régulariser le degré de surchauffe pour la dite gamme de charges.
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THE MINISTER OF ECONOMIC AFFAIRS AND MIDDLE CLASSES,
Considering the decree-law of July 8, 1946, extending, because of the events of war, the deadlines in matters of industrial property and the duration of invention patents;
Considering that no complaint has been lodged, within the regulatory period, following this publication;
Considering that it follows from the justifications provided in support of the request that patent No. 437,715 for:
Improvements to steam generators with superheaters could not be operated, owing to the state of war, for a period equivalent to five years of normal operation; , @ STOPPED :
FIRST ARTICLE. - The term of patent No. 437,715 for: Improvements to steam generators with superheaters is extended by five years.
ART. 2. - The extension is granted on condition of payment, in the month of its granting, of the special tax provided for in art. 6 of the aforementioned decree-law of July 8, 1946.
ART. 3. - This decree will be annexed to the title of the patent.
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DESCRIPTIVE MEMORY
SUBMITTED IN SUPPORT OF A REQUEST
OF INVENTION PATENT Improvements to steam generators with superheaters.
The present invention relates to steam generators comprising connection devices, in particular superheaters. The operation of such boilers causes difficulties as a result of unsuitable temperature conditions, or insufficient temperature control of the superheater. Thus, difficulties arise because the temperature of the superheater may exceed the safety limit during start-up, when the temperature of the boiler is raised to that required for operation.
When operating, it is difficult to adjust the
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/ 1 degree-overheating by means did not disturb the function-
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tionhement. In addition, in modern high pressure boilers it is often difficult to keep the superheater tubes clean and prevent their fouling by slag settling on the tubes at a temperature above their solidification temperature. Usually, a screen of vaporizer tubes is placed in front of the superheater in order to prevent the deposit of slag on the tubes of the superheater, but at most the slag is thus obtained at most settling on the screen and this, in addition to 'other drawbacks, makes it even more difficult to control the degree of superheating.
The present invention makes it possible to substantially reduce or completely eliminate the difficulties mentioned.
According to a characteristic of the invention, the gases from the furnace, cooled by passing through a convection device, are, for a wider range of loads than that for which fouling of the superheater can occur, reduced to an open path between the combustion chamber and the convection device, the quantity of gas thus recirculated being adjusted in order to regulate the degree of superheating for said range of loads.
According to another characteristic of the invention, a fan is used to take the gases which have passed through the convection device and to bring them to a location remote from this device, to an open path between the combustion chamber and the convection device, means being provided for regulating the flow rate of the fan in order to regulate the temperature of the steam leaving the superheater which, with regard to the desired degree of superheating, is constructed so that the range of loads for
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which gases must be recirculated in order to limit the superheating to the desired degree, is more extensive than that for which the superheater can be clogged with slag.
The accompanying drawing shows schematically, in vertical section, a steam generator according to the invention.
Pulverized fuel burners 1 heat a fireplace with water cooled walls, one of the pairs of opposing walls converging at the bottom to form a hopper bottom above a slag pit 2; a water-cooled partition 3 divides the hearth into a combustion chamber 4 and into an open path 5. The tubes which cool the walls run between upper and lower collectors forming part of the circulation system, the collectors 6 and 7 serving the wall 8 seen from the front in the drawing, while the collectors 9, 10, 11 and 12 serve the walls 13 and 14 perpendicular to the wall 8.
The partition 3 extends between the wall 8 and the opposite wall, and its lower end is at a certain distance from the converging walls of the hopper. The partition is cooled by tubes fitted with pins to retain the refractory material, so as to constitute a baffle.
All the tubes extend upwards, parallel to each other, and leave the focus between the tubes of the wall 13 then open into an upper horizontal manifold 15. Half of the tubes, closer to the wall 8, receive water. water at various points distributed along the length of a lower vertical collector 16 located behind the wall 8, outside the hearth, and, having engaged horizontally in the hearth, at different distances from the collector, these tubes turn upwards. The other half of the tubes, further from the wall 8, are supplied with water by a
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manifold similar to manifold 16 but located on the other side of the fireplace, and are also folded up. The collectors are properly connected in the circulation system.
Instead of being fed by a pair of vertical manifolds such as 16, the tubes may, in a modified construction, receive water from a single lower horizontal manifold located outside of wall 14 for example nearby. and above the manifold 12, the lower sections of the tubes being suitably bent, separately or in groups, alternately rearwards and forwards, so as to allow the gases to pass from the combustion chamber 4 into the path open 5.
The combustion products pass under the lower end of the partition 3, go up in the open path 5 and, after passing through a screen of slightly inclined vaporizer tubes 17 located above the level of the combustion chamber 4, the gases continue to flow. walk through a superheater formed by two bundles 18 and 19 of sinuous tubes connected in parallel with each other. Part of the gas can be allowed to bypass the superheater by going up in the duct.20 controlled by a damper 21. The gases then descend through the bundles of economizer tubes 23, 24, 25 and 26 and then enter the space. 27.
The gases are forced to rise and fall, in the space above the tube screen 17, by baffles cooperating, as shown, with the vertical sections of the upright tubes 28, the middle sections of the upright tubes 29, the middle and lower sections of the upright tubes 35, the whole of the down tubes 36, and with the upper tubes 37 which connect the manifold 22 to the body of water and steam 38.
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From space 27, part of the gases can be extracted by fan 30 and mixed with fresh gases leaving chamber 4 near the lower end of open path 5.
Gases not extracted from space 27 by fan 30 rise through an air heater 31 to a forced draft fan 32.
Part of the slag particles formed in the hearth are collected or deposited in the slag pit 2, and part of the dust is deposited in the lower part of the space 27.
The recirculation fan 30 is driven by any suitable device independent of the steam flow through the generator, which allows the fan to be used while the steam generator is brought up to operating temperature. Thus, for example, the fan 30 may be coupled, via a variable speed transmission, to the motor which drives the forced draft fan 32. The recirculation of the gases during the start-up period allows for protect the superheater from overheating during this period.
As for the recirculation in normal mode, the superheater is designed so as to ensure the desired degree of superheating for an admitted load, for example half of the full load, when the gas temperature at the inlet of the superheaters reaches approximately a value predetermined which is below the maximum safety temperature and low enough to prevent fouling of the superheater 18,19 by slag. Below the allowable load, the gas temperature at the inlet of the superheater is lower than the predetermined temperature but, as the load increases and exceeds the allowable value, the temperature tends to rise above of the predetermined value
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mined and cause too high a degree of overheating.
In order to regulate the superheat, the fan 30 is set in motion and the amount of recirculated gas is adjusted so as to produce the desired degree of superheat.
The quantity of gas leaving chamber 4 is approximately proportional to the quantity of steam passing through the superheater, but an increase in the load causes not only an increase in the temperature of the gases coming from the combustion chamber 4, but also an increase in efficiency. of the heat exchange surface, due to the greater gas velocity along this surface. Such an increase in efficiency is accentuated by the recirculation of the gases. Therefore, in order to maintain the desired degree of superheating, the recirculated gases must not only prevent the rise in the temperature of the gas stream entering the superheater, but they must even bring about a decrease in this temperature.
The regulation of the superheating, by gas recirculation, for a range of loads wider than that in which the fouling by the slag can occur, thus prevents the possibility of fouling by the slag of the superheater or of the tube bundle 17. The efficiency of the superheater is thus saved. Any dust that may settle in the tubes can be easily removed by the blower fans provided for this purpose. The superheater is preferably designed so that the range of loads for which the gases must be recirculated in order to regulate the superheating is also wider than that for which the tube screen 17 can be fouled with slag.
If the fan 30 is running at constant speed, the
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adjustment of the amount of recirculated gas can be effected by actuating the registers 33. Alternatively, or concurrently, the nozzles 34 through which the recirculated gases are injected into the fresh combustion products, can be constructed so that the passage section nozzles is adjustable, so that the recirculated gases can, even at reduced loads, be injected into the fresh combustion products at a rate sufficient to produce a suitable mixture. For example, a plurality of nozzles can be provided, the number of which in activity decreases with the quantity of recirculated gases, which makes it possible to maintain a sufficient speed for the gases passing through the nozzles in activity.
The nozzles 34 are distributed or extend over a large part of the wall 14, so as to ensure the uniformity of the distribution of the gases recirculated in the mass of the fresh combustion products. In the case of adjustable nozzles, the arrangement is such that the uniformity of gas distribution is maintained even when the amount of recirculated gas is reduced.
When the fan 30 can operate at variable speeds, its speed can be changed to adjust the amount of recirculated gases. In this case again it is possible, at the same time, to control the nozzles 34 in order to ensure an appropriate flow speed and a satisfactory mixture between the fresh and recirculated gases.
The mentioned control and regulating devices can be actuated by devices which depend on the temperature of the steam leaving the superheater, so that the degree of superheating is maintained continuously and automatically, by simple means, at a value substantially constant.
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The register 21 is normally closed, but it can be opened by hand by any suitable control mechanism, in order to reduce the degree of overheating without increasing the quantity of recirculated gases, for example when the fan 30 has already reached its maximum flow. .
Alternatively, the damper 21 can be constructed to open automatically and suitably limit the degree of superheating when the temperature of the steam leaving the superheater exceeds a predetermined high value, for example following a failure of the fan 30 or fouling of the fireplace with slag.
CLAIMS ---------------------------
1) Steam generator comprising a combustion chamber capable of being heated by fuel, the slag of which, brought to a temperature exceeding their melting point, is entrained by gases leaving the chamber, a device for making preparations, in particular a superheater, and an open path between the combustion chamber and the packing device, in which gases from the furnace, cooled by passage through the convection device, are returned to the open path for a range of loads greater than that for which the fouling superheater may occur, the amount of recirculated gas being adjusted to regulate the degree of superheating for said range of loads.
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