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MINISTERE DES AFFAIRES ECONOMIQUES ROYAUME BELGIQUE MINISTERE DES AFFAIRES ECONOMIQUES ROYAUME DE BELGIQUE ET DES CLASSES MOYENNES ROYAUHE BELQQUE
Direction Générale de l'Industrie etdu Commerce
Administration du Commerce
Service de la
Propriété Industrielle et Commerciale
N 437. 716
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 ;
Vu la requête introduitele 19 Juin 1947 par Babcock et Wilcox Ltd
Vu la publication de cette requête au Moniteur Belge dU 6 février 1948
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 No437.716 pour Perfectionnements aux générateurs de vapeur comportant des réchauffeurs et/ou surchauffeurs . chauffage indépendant n' a pu être exploité , par suite de l'état de guerre, pendant une période équivalent à cinq années d'exploi- tation normale ;
Considérant, d'autrepart, que le maximum de prolongation prévu par l'arrêté-loi du 8 juillet 1946 estfixé à cinqans; A R R E T E :
ARTICLE PREMIER. - La durée du brevet No437.716 pour : Perfectionnements aux géné- rateurs de vapeur comportant des réchauffeurs et/ou surchauffeurs à chauffage indépendant accordé à Babcock et Wilcox Ltd pour prendre cours le 17 janvier 1940 est prolongée de cinq années.
ART. 2. - La prolongation est accordée sous condition du paiement, dans le mois de son octroi, de la taxe spé- ciale 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.
Bruxelles, le 29 avril 1950.
AU NOM DU MINISTRE : AU Fonctionnaire délégué,
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Perfectionnements aux générateurs de vapeur comportant des réchauffeurs et/ou surchauffeurs à chauffage indépendant.
La présente invention concerne des installations pour la production et le chauffage de vapeur d'eau et d'autres vapeurs, et plus particulièrement des réchauffeurs de vapeur, un des buts de l'invention étant de procurer un réchauffeur rendant possible non seulement un réglage satisfaisant de la température de réchauffage, une économie dans la longueur des conduits et une réduction de l'énergie de la vapeur qu'ils contiennent, mais permettant aussi d'accrottre l'efficacité de l'appareil, d'en réduire l'encombrement et de réaliser une économie de matière.
Un autre but est de procurer une façon simple et effi-
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cace de chauffer un réchauffeur à chauffage indépendant pendant que le générateur de vapeur associé est porté à une température de fonctionnement appropriée. On comprendra qu'il est désirable de faire monter progressivement la température d'un réchauffeur 'à chauffage indépendant et qu'il importe que des conditions de sécheresse et de température appropriées règnent le long du trajet de la vapeur à travers le réchauffeur, lorsqu'on commence le réchauffage de la vapeur entre les étages d'une turbine avec laquelle le réchauffeur coopère.
Un autre but de l'invention est de permettre l'obten- tion de la température de vapeur désirée, avec une consommation modérée de combustible dans le foyer à chauffage indépendant.
Un autre but encore est de réduire la possibilité de surchauffage des tubes dans le dispositif à convection du générateur de vapeur, et d'encrassement par des scories, c'est-à-dire du dépôt, sur les tubes, de scories à une température dépassant leur température de solidification.
L'invention couvre un générateur de vapeur avec lequel coopère un réchauffeur et/ou surchauffeur à chauffage indépendant, dans lequel les gaz des foyers du générateur et du dispositif de chauffage de vapeur sont conduits à un échangeur de chaleur commun, des gaz refroidissants, refroidis par le passage à travers l'échangeur de chaleur commun étant utilisés pour empêcher le surchauffage du dispositif de chauffage de vapeur.
On décrira maintenant un exemple de réalisation de l'invention avec référence au dessin annexé qui représente, en coupe verticale, deux installations pour la production et le réchauffage de vapeur. Pour la commodité, l'une des ins- lallations est représentée en trois parties, sur les figs. 1,
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2 et 3. L'autre installation est représentée très schématiquement sur la fig. 4.
Le générateur de vapeur représenté sur la fig.l et le réchauffeur illustré sur la fig. '3 sont disposés de façon que leurs produits de combustion passent ensemble à travers l'économiseur et l'échangeur de chaleur représenté sur la fig. 2.
Les parties les plus importantes du générateur de vapeur suivant la fig. 1 sont clairement représentées, tandis que certaines autres parties, qui ne sont pas essentielles pour la compréhension de l'invention, sont omises ou représentées schématiquement. Sur la fig. l, on voit. des brûleurs à
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chçrbon pui-vérisé 1 qui déUtEntdans un foyer 2 refroidi à l'eau et ayant des parois opposées 3 et 4 dont les tubes de refroidissement sont réunis par des collecteurs 5, 6, 7 et 8 insérés dans le système de circulation. La paroi 9 vue de face sur le dessin est refroidie par des tubes reliant un collecteur inférieur 10 à des collecteurs supérieurs 11 et 12, et une disposition analogue est adoptée pour refroidir la paroi opposée à la paroi 9.
Tous ces collecteurs sont réunis en un système de circulation.
Un faisceau de tubes générateurs de vapeur légèrement inclinés 13 est supporté au-dessus du foyer, et ces tubes sont reliés au corps d'eau et de vapeur 14 par des tubes descendants 15 et des tubes montants 16 raccordés aux collecteurs 17 et 18, respectivement. Dans l'espace entre les tubes 15 et 16 courent d'autres tubes montants 19 et 20 coopérant avec des chicanes qui, avec des chicanes adjointes aux tubes 15 et 16, obligent les produits de combustion du foyer à monter à travers les sections 21 et 22 du surchauffeur, aprèsavoir traversé le faisceau de tubes 13, puis à redescendre à travers les sections d'économiseur 23 et 24 vers la sortie 25 (figs. 1 et 2).
Un clapet 26 commande le passage 27 entre les chicanes adjointes aux tubes 19 et 20, ce.passage constituant une dérivation ré-
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glable contournant le surchauffeur. Un dispositif de commande 28 permet de régler le clapet à la main en vue du réglage ou de l'ajustement du degré de surchauffe. Le clapet 26 pourrait aussi être commandé automatiquement. venant du corps 14, la vapeur destinée à être surchauffée descend à travers le surchauffeur 22, 21 et devient disponible en 29.
Les parois 3 et 4 convergent à leur extrémité inférieure de façon à constituer un fond en trémie au-dessus de la fosse 30 dans laquelle tombent ou se déposent les scories.
On voit sur la fig. 2 que les gaz traversant la sortie 25 s'engagent dans un espace 31. ,où affluent également des gaz venant du réchauffeur. Les gaz du générateur de vapeur, de même que ceux du réchauffeur montent ensuite ensemble à travers les échangeurs de chaleur qui comportent de nouvelles sections d'économiseur 32 et 33 ainsi qu'un réchauffeur d'air 34. Au-dessus de cui-ci, les gaz combinés sont aspirés au moyen d'un ventilateur de tirage induit (non représenté).
Une partie des poussières transportées par les gaz qui traversent la sortie 25 se déposent au fond de l'espace 31.
Conformément à la fig. 3, le foyer 51 du réchauffeur présente des parois et un ciel de briques réfractaires 52, et il est chauffé par deux brûleurs à combustible pulvérisé 53, la coupe que représente la fig. passant par un de ces brûleurs. Le combustible est fourni à ces brûleurs par le broyeur pulvérisateur 54. De l'air préchauffé et des gaz refroidis sont également injectés dans le foyer du réchauffeur de la manière qui sera décrite plus loin. Les gaz quittant le foyer montent à travers les sections 55, 56 et 57 du réchauf-
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feur, passent alors latéralement, à travers une ouverture 58 obturable par des registres 59, dans l'espace 31 (fig.2) et de là ils montent,avec les gaz venant du générateur, à travers les sections 32 et 33 de l'économiseur et le réchauffeur d'air 34.
La vapeur destinée à être réchauffée est amenée dans le tube 60, traverse ensuite la section 55 du réchauffeur en parallèle avec les gaz, puis les sections 57 et 56 en contrecourant par rapport aux gaz, et devient finalement disponible en 61.
De l'air fourni par un ventilateur 62 traverse le réchauffeur d'air (si on le désire, une partie de l'air emprunte la dérivation réglable 63) et descend le long du conduit 64 jusqu'au niveau des brûleurs à charbon pulvérisé 1 où une partie de l'air est utilisé comme air secondaire pour la com- 'oustion dans le foyer du générateur de vapeur. Une autre partie de l'air est prélevé en un point approprié (non représenté) et conduit au broyeur (non représenté) qui alimente les brûleurs 1.
De l'air est amené aussi, par le conduit 65, au conduit 66 voisin du foyer du réchauffeur, en quantité réglée par des registres 67. Un embranchement 68 va aussi du conduit 65 à l'espace 69 qui fait partie de l'espace entourant le foyer du réchauffeur entre le revêtement réfractaire 52 et l'enveloppe extérieure 70 de briques isolantes. Cet espace extérieur est prévu seulement au-dessus du niveau des parois convergentes d'une fosse à scories 71 formée au fond du foyer. Un registre 99 sert à régler la quantité d'air entrant dans l'espace 69.
Des chicanes appropriées (non représentées) sont arrangées dans l'espace extérieur 69 et s'étendent des briques réfractaires 52 jusqu'à l'enveloppe de briques isolantes 70, ces chicanes étant espacées de façon à obliger l'air entrant à longer une grande partie de la face extérieure des briques réfractaires -et à refroidir ainsi ces briques sur le trajet de 1-'embranche---
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ment 68 à l'espace 72. De cet espace 72 l'air passe dans le foyer en qualité d'air secondaire autour des courants de combustible et d'air débités par chacun des brûleurs 53.
L'air qui n'est pas soutiré en 68 continue son chemin dans le conduit 66 et une partie de cet air peut passer dans l'espace 73 situé sur le côté du conduit et de là il pénètre dans le foyer en qualité d'air secondaire, autour des courants de combustible et d'air primaire débités par chacun des brûleurs. Des registres tels que 74 servent à régler l'arrivée de cet air à chacun des brûleurs.
L'air restant passe du conduit 66, à travers le conduit 75, au broyeur 54 où il est utilisé comme air primaire pour véhiculer le charbon pulvérisé, le long des tuyaux tels que 76, vers les brûleurs.
Soumisau réglage par des registres 77 à l'entrée d'un conduit 77a, des gaz refroidis sont repris, par un ventilateur 78, dans l'espace 79 entre l'économiseur 33 et le réchauffeur d'air 34 et débités dans un conduit 80 qui se divise en trois branches 81, 82 et 83. La branche 81 débouche dans le conduit 66 dans lequel, comme déjà expliqué, circule l'air des- tiné à servir d'air primaire et, aussi le cas -échéant, d'air secondaire dans le foyer du réchauffeur. La quantité de gaz entrant dans le conduit 66 est réglée par un registre 84 situé dansla br an che 81.
La branche 82 qui reçoit une quantité d'air réglée par le registre 85, se divise à son tour en deux branches 86 et 87 qui courent horizontalement le long de la paroi du foyer du réchauffeur opposée aux brûleurs, et débite les gaz audessus de rangées de tubes 88 et 89 qui sont commandés par des soupapes à pointeaux et conduisent les gaz dansle foyer à travers des rangées horizontales d'ouvertures 90 et 91.,res- pectivement, ménagées dans les briques réfractaires. Une ran-
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gée semblable de tubes 92 commandés par des soupapes à pointaux est prévue pour conduire les gaz de la branche 86, à travers les ouvertures 93 de l'enveloppe de briques isolantes 70, dans l'espace 69.
Le registre 85 permet de couper l'arrivée de gaz dans les branches 86 et 87 si, pendant que le foyer est en service, il devient nécessaire de dégager les ouvertures 90 et 91.
La branche 83 dans laquelle l'arrivée de gaz est commandée par un registre (non représenté) s'étend horizontalement à travers la largeur du foyer et débite les gaz aux tuyaux 94 et 95 commandés par des soupapes à pointeau et conduisant les gaz aux rangées horizontales d'ouvertures 96 et 97 ménagées dans les briques réfractaires.
Le fait que le ventilateur 78 aspire les gaz provenant du foyer du générateur de vapeur et les injecte dans le réchauffeur est particulièrement avantageux pendant la mise en marche de l'installation de production et de réchauffage de vapeur. Pendant que le générateur de vapeur est porté à la température de fonctionnement, le ventilateur 78 dont la commande doit être indépendante de la vapeur fournie par le générateur, sert à introduire des gaz brûlés dans le foyer du réchauffeur, à travers les ouvertures 90,91, 96 et 97, ce qui permet de porter progressivement le réchauffeur à une température au moins voi sine de celle nécessaire pour la mise en marche.
Cette élévation de température ne demande que peu de surveillance et la sécheresse du trajet de la vapeur à travers le faisceau tubulaire du réchauffeur est assurée sans dépense de combustible dans le foyer du réchauffeur.
Les gaz refroidis fournis par le ventilateur 78 sont- amenés à l'air primaire et à l'air secondaire afin de maintenir une basse température de combustion, et il sont ajoutés aux gaz brûlés chauds du foyer du réchauffeur pour éviter le surchauffage
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de celui-ci. Des gaz sont donc a joutés à l'air destiné à servir d'air primaire et, en plusdu réglage de la température de combustion, leur chaleur est utile pour faciliter le travail du pulvérisateur lorsque le charbon introduit dans celui-ci contient de l'humidité. La proportion des gaz dans l'air primaire doit être inférieure à une limite déterminée par la tendance de la flamme à se décoller des brûleurs en cas d'une proportion excessive de gaz. Au-dessus de cette limite, la combustion devient instable et la flamme peut même s'éteindre.
Des gaz sont .ajoutés aussi à l'air secondaire entrant dans le foyer du réchauffer autour des courants de combustible et d'air primaire débités par les brûleurs. Dans le mélange d'air et de gaz que l'on peut admettre en ouvrant le registre 74, la proportion de gaz est la même que dans son mélange avec l'air primaire. Cependant, il est permis de mélanger à 1.'air secondaire une proportion e gaz beaucoup plus élevée que dans le mélange avec l'air primaire, et cette proportion plus élevée est utile dans le mélange avec 1,1.air secondaire, afin d'établir une température de combustion réduite. En réglant les soupapes à pointeau des tuyaux 92, on peut admettre toute proportion voulue de gaz dans l'air pénétrant dans le foyer en passant par l'espace 72.
La limite de la proportion de gaz est indiquée, dans ce cas, par la mauvaise combustion du combustible, que l'on peut observer dès que la limite est dépassée.
Des gaz que l'on peut nommer gaz refroidissants, sont également injectés, à travers les ouvertures 90, 91, 96 et 97 du ciel et de la paroi opposée à l'extrémité de chauffage, dans les produits de combustion en vue de les diluer avant qu'ils atteignent le réchauffeur, ce qui a pour effet non seu- lement d'abaisser- la température des produits de combustion à une valeur inoffensive, mais aussi d'assurer une protection
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efficace des briques réfractaires 52 de la dite paroi et d'une partie du ciel plus éloignée des brûleurs.
En ajoutant, comme décrit., des gaz refroidis à l'air primaire et à l'air secondaire, on assure, dans le foyer, une température relativement basse conduisant à une excellente combustion. Cette température est inférieure à celle que l'on obtiendrait en mélangeant des gaz refroidissants à l'air primaire ou à l'air secondaire seul. De ce fait on peut utiliser un simple foyer en briques réfractaires et éviter les dépenses et les complications que causent les parois refroidies à l'eau.
De plus, en injectant des gaz refroidis également à travers les ouvertures 90, 91, 96 et 97, on amène les produits de la combustion à une température appropriée avant que ces produits viennent agir sur le réchauffeur. Les surfaces d'échange thermique sont ainsi protégées contre le surchauffage et l'encrassement par des scories, c'est-à-dire contre le dépôt, sur les tubes, de scories ayant une température supérieure à leur point de fusion. On atteint ce résultat sans user, dans le réchauffeur, de dispositifs de refroidissement tels que des faisceaux de tubes à eau.
La presque totalité de la chaleur libérée est acheminée aux faisceaux de tubes réchauffeurs ce qui permet de limiter les dimensions du foyer et du pulvériva.teur et de réduire la. consommation de charbon, par rapport à la quantité de chaleur transmise par seconde à la vapeur.
En outre, en rai son de l'écoulement rapide des gaz sur les tubes du réchauffeur, dû à l'adjonction de gaz recirculés aux produits de combustion frais, l'efficacité dfes faisceaux tubulaires du réchauffeur, c'est-à-dire leur taux de transmission de chaleur est élevé, ce qui permet aussi de ré- duire les dimensions du réchauffeur.
Un autre facteur permettant
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de réduire les dimensions du réchauffeur est la diminution de la chute de température des gaz allant de l'entrée à la sortie des faisceaux tubulaires, grâce à la grande quantité des gaz qui résulte de ce que la température des produits de combustion à l'entrée du réchauffeur à été abaissée à la valeur voulue par l'addition de gaz refroidis et non par d'autres moyens tels que par exemple un écran de tubes à circulation d'eau.
La quantité de gaz refroidis débités par le ventila- teur 78 est normalement réglée automatiquement par des dispositifs qui dépendent de la température des gaz à l'entrée dans le réchauffeur, constatée par un thermomètre 98, afin de maintenir cette température en-dessous d'une certaine limite de sécurité.
Pour pouvoir régler à tout instant, par exemple auto- matiquement comme il vient d'être dit., la quantité des gaz à employer pour diluer les produits de combustion du foyer du réchauffeur, on peut utiliser les registres 77, surtout quand le ventilateur 78 tourne à vitesse constante. Mais on pourrait aussi utiliser le réglage de la vitesse du ventilateur pour régler la quantité de ces gaz. Quel que soit le mode de réglage de la quantité de gaz traversant les ouvertures 90, 91, 96 et 97, il doit s'accompagner d'un réglage approprié des soupapes à pointeau des tubes 92 et d'un réglage du registre 84, afin de maintenir la proportion désir,ée de gaz dans l'air primaire et dans 11-air secondaire.
L'alimentation des brûleurs 53 en charbon pulvérisé est normalement réglée automatiquement de façon à régler convenablement la température de la vapeur à la sortie du réchauffeur.
Le générateur de vapeur représenté sur la partie de- gauche de la fig. 4 est de construction analogue à celui suivant la fig.l. Un foyer dont le fond constitueune trémie
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au-dessus d'une fosse à scories 100 a des parois refroidies à l'eau, dont les tubes s'étendent entre des collecteurs raccordés au système de circulation. Les collecteurs 101 et 102 se rapportent aux tubes refroidissant la paroi 103, les collecteurs 104 et 105 se rapportent aux tubes refroidissant la paroi 106, et les collecteurs 107 et 108 se rapportent aux tubes refroidi ssant la paroi 109 qui est celle vue de face sur le dessin.
Au-dessus du foyer se trouve un faisceau de tubes générateurs de vapeur 110 légèrement inclinés débouchant dans des collecteurs 111 et 112 raccordés au corps d'eau et de vapeur 113 par des tubes appropriés 114, 115 et 116. Ces tubes, de même que des tubes montants additionnels 117 et 118 sont pourvus de chicanes de façon à former pour les gaz, un passage montant dans lequel sont situées les sections 119 et 120 d'un surchauffeur, un autre passage montant 121, en dérivation sur le surchauffeur et commandé par un registre 122, et un passage descendant dans lequel sont situées les sections 123 et 124 d'un économiseur.
Arrivés au pied du passage descendant, les gaz s'engagent dans un espace 125 et de là remontent verticalement à travers un réchauffeur d'air 126 vers un ventilateur de tirage forcé 127.
Le foyer du générateur de vapeur diffère de celui suivant la fig. 1 en ce que les produits de combustion sont conduits d'abord vers le bas et puis vers le haut. A cet effet, une cloison 128 refroidie par l'eau sépare la chambre de combustion 129 d'un chemin ouvert 130, et des brûleurs à charbon pulvérisé 131 débitent vers le bas dans la partie supérieure de la chambre de combustion. L'extrémité inférieure de la cloison se trouve à une certaine distance des parties inférieures convergentes des parois 103 et 106. La cloison se compose d'un ,nombre de tubes dont la moitié s'engagent dans le foyer entre
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les tubes de la paroi 109, en partant d'un collecteur vertical
132 situe derrière cette paroi, en-dehors du foyer.
Les autres tubes s'engagent dans le foyer entre les tubes de la paroi op- posée à la paroi 109, et partent d'un collecteur analogue ex- térieur au foyer. A ]L'intérieur du foyer, les tubes sont pliés vers le haut et s'étendent, parallèlement entre eux, entre les tubes de la paroi 103 pour déboucher dans un collecteur hori- zontal supérieur 133. Les différents collecteurs sont raccordés dans le système de circulation. Les tubes portent des broches sur lesquelles est fixée la matière réfractaire obturant les interstices entre les tubes.
Comme il sera expliqué plus loin, des gaz addition- nels s'engagent dans le chemin ouvert à sa partie inférieure et montent avec les produits de combustion frais venant de la chambre de combustion.
Par 150 est désigné un foyer séparé chauffé par des brûleurs à charbon pulvérisé 151, la coupe passant par un de ces brûleurs. Le foyer est délimité par des paroiset un ciel de briques réfractaires, et une fosse à scories se trouve sous le foyer. Les gaz chauds quittent le foyer au sommet et, après être descendus par le chemin ouvert 153, ils montent et redes- cendent dans les conduits 154 et 155, dans lesquels sont dispo- sées des surfaces de réchauffage composées de tubes branchés en parallèle et formant des boucles verticales. La vapeur à réchauffer arrive par le collecteur 156 et part, après réchauf- fage, par le collecteur 157 pour être utilisée.
Les gaz refroi- dis montent obliquement vers le haut dans le conduit 158 et en- trent dans le foyer du générateu,r de vapeur au bas du chemin ou- vert 130, à travers des ouvertures appropriées réparties sur une grande partie de la paroi ou sur toute la paroi, de façon à assurer une répartition convenable des gaz refroidis dans la amasse des produits de combustion frais.
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Un ventilateur 159 envoie de l'air à travers un réchauffeur d'air 126, et une partie de cet air passe par le conduit 160 et sert d'air secondaire en arrivant autour des courants de combustible débités par les brûleurs 131 qui chauffent le foyer du générateur de vapeur. De l'air est soutiré en un point approprié (non représenté) du conduit 160 et est utilisé pour véhiculer le charbon pulvérisé du pulvérisateur (non représenté) aux brûleurs 131. Le restant de l'air s'écoule par le conduit 161 pour entretenir la combustion dans le foyer 150 du réchauffeur. Le conduit 161 va au distrivuteur 162 d'où l'air peut s'en aller, sous le contrôle de registres tels que 163, pour servir d'air secondaire en enveloppant les courants de combustible débités par chacun des brûleurs 151.
Un registre 164 règle l'écoulement de l'air à travers un conduit 165 vers le pulvérisateur 166 où il entraine du charbon pulvérisé et le transporte aux brûleurs pour entretenir la combustion. De l'air tertiaire passe également du conduit 161 vers un distributeur 167 et de là, sous le contrôle d'un registre 168, il s'engage dans un espace 169. Cet espace est formé entre les parois réfractaires délimitant le foyer et une enveloppe extérieure de briques isolantes s'étendant autour du ciel, des cotés et de l'extrémité de chauffage du foyer.
Des ouvertures sont ménagées dans les briques réfractaires, afin d'admettre de l'air à travers le ciel du foyer, et des ouvertures 171 admettent de l'air à l'extrémité de chauffage du foyer.
Un ventilateur 172 aspire hors de l'espace 125 des gaz refroidis par le passage sur les surfaces d'échange thermique par convection du générateur de vapeur, et les refoule dans le conduit 173. Des registres 174 règlent le passage des gaz du conduit 173 dans la partie supérieure du chemin ouvert 153, tandis qu'un registre 175 règle l'admission des gaz dans '
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l'espace 169 et qu'un registre 176 règle l'admission des gaz au distributeur 162. Un registre 177 règle le passage direct de l'air du conduit 161 dans le conduit 165.
Quand le registre 177 est ferme, l'air primaire et l'air secondaire contiennent la même proportion de gaz refroidis, puisqu'ils viennent du même distributeur 162. Avec le registre 177 partiellement ou entièrement ouvert, l'air primaire reçoit un apport additionnel d'air non altéré. De cette façon, la proportion de gaz refroidis dans l'aile secondaire est ou bien - égale ou bien supérieure à celle dans l'air primaire.
L'admission d'air et celle de gaz dans l'espace 169 étant réglées par les registres 167 et 175 respectivement, il est possible d'avoir dans l'air injecté à travers les ouvertures 170 et 171, une plusgrande proportion de gaz que dans l'air primaire, et. c'est ainsi qu'on procède en pratique. Dans ce cas la proportion de gaz dans l'air secondaire ne doit usuellement pas être plus grande que la proportion de gaz dans l'air primaire.
La circulation d'air et de gaz dans l'espace 169 et leur injectioh à travers les ouvertures 170 et 171 fournit un moyen approprié de protection des parois et du ciel du foyer.
La proportion de gaz refroidis dans l'air injecté à travers les ouvertures 170 et 171 ne doit pas atteindre une valeur qui entraverait la combustion.
La limite de la proportion de gaz dans l'air primaire se détermine, comme dans le cas de la fig.3, par la tendance de la flamme à devenir instable lorsque la proportion de gaz est trop élevée.
Les gaz refroidis admis par les registres 174 au sommet du chemin ouvert 153 se mélangent, en les diluant, aux gaz qui quittent le foyer 150 et s'écoulent vers le bas par ce chemin.
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En régime normal, des gaz refroidis sont ajoutés à l'air primaire, secondaire et tertiaire, de la manière décri- te, ce qui assure une basse température de combustion, tandis que la dilution des produits de combustion du foyer par des gaz refroidisassure une température convenable à l' entrée du ré- chauffeur.
Tout comme le ventilateur 78 sur la fig.l, le venti- lateur 172 est de préférence entrafné par des moyens indépen- dants du débit de vapeur par le générateur, ce qui permet d'uti- liser le ventilateur, pendant la mise en marche de l'instal- lation, pour forcer un courant de gaz à travers l'ouverture d'admission commandée par les registres 174, de façon à chauffer les tubes du réchauffeur, à assècher les trajets de la vapeur et à les maintenir secs pendant cette période, sans dépense de com- bustible dans le foyer du réchauffeur.
Cette recirculation pen- dant la période de mise en marche présente encore un autre avantage, en ce qu'elle permet de refroidir les produits de combustion frais, venant de la chambre 129, par l'addition des gaz recirculés et de réduire ainsi leur température à une valeur inoffensive avant qu'ils atteignent les tubes du surchauffeur
119 qui, pendant la mise en marche, ne sont pas refroidisou ne le sont pas suffisamment par la circulation de vapeur.
En régime normal, les gaz quittant le réchauffeur par le passage 158 s'engagent dans la partie inférieure du chemin ouvert 130 et servent à refroidir les produits de com- bustion frais quittant la chambre de combustion 129, ce qui réduit le danger de surchauffage des tubes du surchauffeur et celui de l'encrassement de ces tubes et des tubes du faisceau
110 par des scories.
Si l'installation est destinée à assurer la produc- tion et le réchauffage de la vapeur requise pour une certaine charge, de sorte que le réchauffage est ininterrompu, la quan-
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tité de gaz passant sur les surfaces de chauffage par convection du générateur de vapeur sera en toutes circonstances relative- ment grande, ce qui permet au surchauffeur d'atteindre un ren- dément élevé. De plus, en raison de la quantité relativement grande de 'gaz, il n'y a qu'une tendance réduite à l'abaissement de la température des gaz entre l'entrée et la sortie du sur- chauffeur, ce qui contribue aussi au maintien d'un coefficient moyen relativement élevé de la transmission de chaleur dans le surchauffeur.
En régime normale la consommation de combustible dans le foyer du générateur de vapeur est commandée automati- quement pour régler la pression de la vapeur surchauffée à la sortie du surchauffeur, et la consommation de combustible dans le foyer du réchauffeur est commandée automatiquement pour régler la température de la vapeur réchauffée. La quantité de gaz refroidis soutirés de l'espace 125 par le ventilateur 172 et injectés dans les produits de combustion au sommet du passage
153 est réglée par la commande automatique des registres 174 afin de régler ou de maintenir la température des gaz, à l'en- trée des surfaces de réchauffage, en-dessous d'une limite assurant la sécurité et l'absence d'encrassement par les scories.
Les réglages des positions des autres registres, rendus néces- saires après tout changement de position du registre 174 doi- vent se faire de suite après.
Dans la construction suivant la fig.4, les parois du chemin ouvert 153 mettent les surfaces du réchauffeur à l'abri du rayonnement direct du foyer.
Dans la construction décrite, l'emploi d'un réchauf- feur à chauffage indépendant non seulement facilite le réglage de la température de la vapeur réchauffée, mais permet aussi de réduire la longueur des conduits à basse pression, puisque le réchauffeur peut être placé prèsde l'endroit où la vapeur est
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utilisée ou entre le générateur de vapeur et cet endroit.
La disposition des échangeurs de chaleur permettant de leur amener ensemble des produits de combustion du foyer du générateur de vapeur et ceux du foyer du réchauffeur accroît l'utilité des échangeurs et rend possible le chauffage du réchauffeur sans consommation de combustible pendant la mise en marche de l'installation, à l'aide de gaz venant du foyer du générateur de vapeur et refroidis au passage à travers les échangeurs de chaleur.
Le fait de brûler le combustible à une température relativement basse dans le foyer du réchauffeur, et la limitation de la température des gaz du foyer du réchauffeur par admixtion de gaz refroidis, permettent de se passer de tubes à circulation d'eau ou d'autres surfaces refroidissantes dans le foyer du réchauffeur ou entre le foyer et les surfaces d'échange thermique du réchauffeur. Par conséquent, la chaleur dégagée dans le foyer du réchauffeur est disponible pour un réchauffage relativement intense, et ce réchauffage s'effectue avec une consommation minimum de combustible. L'invention est applicable aussi à un surchauffeur à chauffage indépendant. Ce dernier peut, par exemple, être le seul moyen de chauffer la vapeur d'un générateur de vapeur, ou bien il peut être connecté en série avec le surchauffeur propre d'un générateur de vapeur.
D'autre part, il peut parfois être avantageux d'incorporer, dans un réchauffeur à chauffage indépendant, un dispositif pour surchauffer dans une certaine mesure la vapeur venant du générateur de vapeur.
L'application de l'invention à des surchauffeurs à chauffage indépendant ne nécessite pas d'explication particulière.
Quelques remarques peuvent cependant être utiles pour le cas où les tubes du réchauffeur ou du surchauffeur, chauffés par le foyer à chauffage indépendant, constituent une
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paroi destinée à recevoir de la chaleur rayonnée ou font par- tie d'une telle paroi. Dans ce cas la totalité ou une partie des gaz refroidis injectés directement dans le foyer peuvent être injectés de façon à constituer un écran de gaz refroidis- sants,avantageusement dirigé vers le haut en contact thermique avec la surface des tubes.
Des exemples de la disposition de tuyères pour l'injection, dans un foyer, de gaz refroidissants formant un .écran de gaz léchant la surface de tubes surchauf- feurs chauffés par la chaleur rayonnée, sont illustrés dans le brevet anglais n 575.860. Si l'on désire régler la quantité de gaz refroidis injectés en rapport avec le chauffage des tubes, on choisit comme température de référence celle du métal des tubes, mesurée par tout moyen approprié.
Certaines caractéristiques relatives à l'utilisation de gaz refroidis dans l'air comburant de réchauffeurs de vapeur à chauffage indépendant font l'objet de la demande de brevet de même date, de la même Demanderesse, intitulée "Perfectionne- ments aux foyers chauffés au combustible pulvérisé".
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Générateur de vapeur coopérant avec un dispo- sitif de chauffage de vapeur à chauffage indépendant, c'est-à- dire un réchauffeur et/ou un surchauffeur, comportant des moyens de conduire les gaz des foyers du générateur et du dis- positif de chauffage de vapeur à un échangeur de chaleur com- mun, et des moyens de fournir des gaz refroidissants, refroidis par le passage à travers 1'échangeur de chaleur commun, de façon à empêcher le surchauffage du dispositif de chauffage de vapeur.
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MINISTRY OF ECONOMIC AFFAIRS KINGDOM BELGIUM MINISTRY OF ECONOMIC AFFAIRS KINGDOM OF BELGIUM AND MIDDLE CLASSES KINGDOM OF BELGIUM
Directorate General of Industry and Commerce
Commerce Administration
Service
Industrial and Commercial Property
No. 437. 716
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;
Having regard to the motion brought on June 19, 1947 by Babcock and Wilcox Ltd
Having regard to the publication of this request in the Belgian Official Gazette of February 6, 1948
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. 437,716 for Improvements to steam generators comprising heaters and / or superheaters. independent heating could not be operated, owing to the state of war, for a period equivalent to five years of normal operation;
Considering, on the other hand, that the maximum extension provided for by the decree-law of July 8, 1946 is fixed at five years; STOPPED :
FIRST ARTICLE. - The term of Patent No. 437,716 for: Improvements to Steam Generators Incorporating Independent Heaters and / or Superheaters granted to Babcock and Wilcox Ltd to take effect on January 17, 1940 is extended by five years.
ART. 2. - The extension is granted subject to 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.
Brussels, April 29, 1950.
IN THE NAME OF THE MINISTER: TO THE Delegated Official,
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Improvements to steam generators comprising heaters and / or superheaters with independent heating.
The present invention relates to installations for the production and heating of water vapor and other vapors, and more particularly to steam heaters, one of the objects of the invention being to provide a heater making possible not only a satisfactory control. of the reheating temperature, an economy in the length of the ducts and a reduction in the energy of the steam that they contain, but also making it possible to increase the efficiency of the device, to reduce its size and to save material.
Another aim is to provide a simple and efficient way
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It is possible to heat an independently heated heater while the associated steam generator is brought to a suitable operating temperature. It will be understood that it is desirable to gradually increase the temperature of an independently heated heater, and that it is important that appropriate dryness and temperature conditions exist along the path of the steam through the heater, when. the heating of the steam is started between the stages of a turbine with which the heater cooperates.
Another object of the invention is to make it possible to obtain the desired steam temperature, with moderate consumption of fuel in the independently heated fireplace.
Yet another object is to reduce the possibility of overheating of the tubes in the convection device of the steam generator, and of fouling by slag, that is to say of the deposition, on the tubes, of slag at a temperature. exceeding their solidification temperature.
The invention covers a steam generator with which cooperates a heater and / or superheater with independent heating, in which the gases from the hearths of the generator and from the steam heater are conducted to a common heat exchanger, cooling gases, cooled. by passage through the common heat exchanger being used to prevent overheating of the steam heater.
An exemplary embodiment of the invention will now be described with reference to the appended drawing which shows, in vertical section, two installations for the production and heating of steam. For convenience, one of the installations is shown in three parts, in figs. 1,
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2 and 3. The other installation is shown very schematically in FIG. 4.
The steam generator shown in fig.l and the heater shown in fig. '3 are arranged so that their combustion products pass together through the economizer and the heat exchanger shown in FIG. 2.
The most important parts of the steam generator according to fig. 1 are clearly shown, while certain other parts, which are not essential for the understanding of the invention, are omitted or shown schematically. In fig. there we can see. burners
EMI4.1
chçrbon pui-Vérisé 1 which deUtEntdans a water-cooled fireplace 2 and having opposite walls 3 and 4, the cooling tubes of which are joined by collectors 5, 6, 7 and 8 inserted into the circulation system. The wall 9 seen from the front in the drawing is cooled by tubes connecting a lower manifold 10 to upper manifolds 11 and 12, and a similar arrangement is adopted to cool the wall opposite to the wall 9.
All these collectors are united in a circulation system.
A bundle of slightly inclined steam generator tubes 13 is supported above the hearth, and these tubes are connected to the body of water and steam 14 by down tubes 15 and up tubes 16 connected to the collectors 17 and 18, respectively. . In the space between the tubes 15 and 16 run other upright tubes 19 and 20 cooperating with baffles which, with baffles adjoining the tubes 15 and 16, force the combustion products of the hearth to rise through the sections 21 and 22 of the superheater, after passing through the tube bundle 13, then down again through the economizer sections 23 and 24 to the outlet 25 (figs. 1 and 2).
A valve 26 controls the passage 27 between the baffles attached to the tubes 19 and 20, this passage constituting a re-branch.
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glable bypassing the superheater. A control device 28 enables the valve to be manually adjusted for setting or adjusting the degree of superheating. The valve 26 could also be controlled automatically. coming from body 14, the steam intended to be superheated descends through the superheater 22, 21 and becomes available at 29.
The walls 3 and 4 converge at their lower end so as to constitute a hopper bottom above the pit 30 in which the slag falls or is deposited.
We see in fig. 2 that the gases passing through the outlet 25 enter a space 31., where gases also flow from the heater. The gases from the steam generator as well as those from the heater then rise together through the heat exchangers which have new economizer sections 32 and 33 as well as an air heater 34. Above it , the combined gases are drawn in by means of an induced draft fan (not shown).
Part of the dust transported by the gases passing through the outlet 25 is deposited at the bottom of the space 31.
According to fig. 3, the fireplace 51 of the heater has walls and a sky of refractory bricks 52, and it is heated by two pulverized fuel burners 53, the section shown in FIG. passing through one of these burners. Fuel is supplied to these burners by pulverizer 54. Preheated air and cooled gases are also injected into the heater hearth as will be described later. The gases leaving the firebox rise through sections 55, 56 and 57 of the heater.
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feur, then pass laterally, through an opening 58 which can be closed by registers 59, into the space 31 (fig. 2) and from there they rise, with the gases coming from the generator, through the sections 32 and 33 of the economizer and air heater 34.
The vapor to be reheated is fed into tube 60, then passes through section 55 of the heater in parallel with the gases, then sections 57 and 56 countercurrent to the gases, and finally becomes available at 61.
Air supplied by a fan 62 passes through the air heater (if desired, part of the air passes through the adjustable bypass 63) and descends along the duct 64 to the level of the pulverized charcoal burners 1 where part of the air is used as secondary air for the com 'oustion in the hearth of the steam generator. Another part of the air is taken from a suitable point (not shown) and led to the grinder (not shown) which supplies the burners 1.
Air is also supplied, through duct 65, to duct 66 adjacent to the heater hearth, in an amount regulated by registers 67. A branch 68 also goes from duct 65 to space 69 which forms part of the space. surrounding the home of the heater between the refractory lining 52 and the outer casing 70 of insulating bricks. This external space is provided only above the level of the converging walls of a slag pit 71 formed at the bottom of the hearth. A register 99 is used to regulate the quantity of air entering the space 69.
Appropriate baffles (not shown) are arranged in the exterior space 69 and extend from the refractory bricks 52 to the insulating brick shell 70, these baffles being spaced so as to force the incoming air to follow a large length. part of the outer face of the refractory bricks -and thus cooling these bricks on the path of 1-'branch ---
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ment 68 to space 72. From this space 72 the air passes into the furnace as secondary air around the streams of fuel and air delivered by each of the burners 53.
The air which is not withdrawn at 68 continues its path in the duct 66 and part of this air can pass into the space 73 located on the side of the duct and from there it enters the hearth as air quality. secondary, around the fuel and primary air streams delivered by each of the burners. Registers such as 74 are used to regulate the arrival of this air to each of the burners.
The remaining air passes from conduit 66, through conduit 75, to crusher 54 where it is used as primary air to convey pulverized coal, along pipes such as 76, to the burners.
Subject to adjustment by registers 77 at the inlet of a duct 77a, cooled gases are taken up, by a fan 78, in the space 79 between the economizer 33 and the air heater 34 and delivered into a duct 80 which is divided into three branches 81, 82 and 83. The branch 81 opens into the duct 66 in which, as already explained, circulates the air intended to serve as primary air and, also where appropriate, of secondary air in the heater hearth. The quantity of gas entering the conduit 66 is regulated by a register 84 located in the branch 81.
The branch 82 which receives a quantity of air regulated by the register 85, in turn divides into two branches 86 and 87 which run horizontally along the wall of the heater hearth opposite the burners, and delivers the gases above the rows. tubes 88 and 89 which are controlled by needle valves and conduct the gases into the hearth through horizontal rows of openings 90 and 91, respectively, provided in the refractory bricks. A ran-
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A similar arrangement of tubes 92 controlled by point valves is provided to conduct the gases from branch 86, through the openings 93 of the casing of insulating bricks 70, into space 69.
Register 85 cuts off the gas supply to branches 86 and 87 if, while the fireplace is in service, it becomes necessary to clear openings 90 and 91.
The branch 83 in which the gas supply is controlled by a damper (not shown) extends horizontally across the width of the hearth and delivers the gases to pipes 94 and 95 controlled by needle valves and leading the gases to the rows horizontal openings 96 and 97 made in the refractory bricks.
The fact that the fan 78 sucks the gases coming from the hearth of the steam generator and injects them into the heater is particularly advantageous during the start-up of the installation for the production and heating of steam. While the steam generator is brought to operating temperature, the fan 78, the control of which must be independent of the steam supplied by the generator, serves to introduce burnt gases into the hearth of the heater, through the openings 90,91 , 96 and 97, which makes it possible to gradually bring the heater to a temperature at least close to that necessary for starting.
This temperature rise requires little monitoring and the dryness of the steam path through the heater tube bundle is ensured without the expense of fuel in the heater hearth.
The cooled gases supplied by the blower 78 are supplied to the primary air and to the secondary air in order to maintain a low combustion temperature, and they are added to the hot flue gases of the heater hearth to avoid overheating.
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of it. Gases are therefore added to the air intended to serve as primary air and, in addition to the adjustment of the combustion temperature, their heat is useful to facilitate the work of the pulverizer when the coal introduced into it contains humidity. The proportion of gases in the primary air must be less than a limit determined by the tendency of the flame to detach from the burners in the event of an excessive proportion of gas. Above this limit, combustion becomes unstable and the flame may even go out.
Gases are also added to the secondary air entering the heater furnace around the streams of fuel and primary air delivered by the burners. In the mixture of air and gas which can be admitted by opening the register 74, the proportion of gas is the same as in its mixture with the primary air. However, it is permissible to mix with secondary air a much higher proportion of gas than in mixing with primary air, and this higher proportion is useful in mixing with secondary air, 1.1. '' establish a reduced combustion temperature. By adjusting the needle valves of pipes 92, any desired proportion of gas can be admitted into the air entering the hearth through space 72.
The limit of the proportion of gas is indicated, in this case, by the poor combustion of the fuel, which can be observed as soon as the limit is exceeded.
Gases which can be called cooling gases are also injected, through the openings 90, 91, 96 and 97 of the top and of the wall opposite the heating end, into the combustion products in order to dilute them before they reach the heater, which has the effect not only of lowering the temperature of the combustion products to a harmless value, but also of providing protection
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effective refractory bricks 52 of said wall and a part of the sky further away from the burners.
By adding, as described., Gases cooled to the primary air and to the secondary air, a relatively low temperature is ensured in the furnace, leading to excellent combustion. This temperature is lower than that which would be obtained by mixing cooling gases with the primary air or with the secondary air alone. As a result, a simple firebox made of refractory bricks can be used and the expense and complications caused by water-cooled walls can be avoided.
In addition, by injecting cooled gases also through the openings 90, 91, 96 and 97, the combustion products are brought to a suitable temperature before these products act on the heater. The heat exchange surfaces are thus protected against overheating and fouling by slag, that is to say against the deposition, on the tubes, of slag having a temperature above their melting point. This is achieved without using, in the heater, cooling devices such as bundles of water tubes.
Almost all of the heat released is channeled to the bundles of heating tubes, which makes it possible to limit the dimensions of the hearth and of the sprayer and to reduce the. coal consumption, relative to the amount of heat transmitted per second to the steam.
In addition, due to the rapid flow of gases over the heater tubes, due to the addition of recirculated gases to the fresh combustion products, the efficiency of the heater tube bundles, i.e. their The heat transfer rate is high, which also allows the dimensions of the heater to be reduced.
Another factor allowing
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to reduce the dimensions of the heater is the decrease in the temperature drop of the gases going from the inlet to the outlet of the tube bundles, thanks to the large quantity of the gases which results from the temperature of the combustion products at the inlet of the heater has been lowered to the desired value by the addition of cooled gas and not by other means such as for example a screen of tubes with water circulation.
The quantity of cooled gas delivered by the fan 78 is normally regulated automatically by devices which depend on the temperature of the gases entering the heater, observed by a thermometer 98, in order to maintain this temperature below. a certain security limit.
In order to be able to adjust at any time, for example automatically as has just been said., The quantity of gases to be used to dilute the combustion products of the heater hearth, registers 77 can be used, especially when the fan 78 runs at constant speed. But we could also use the fan speed control to adjust the amount of these gases. Whatever the method of adjusting the quantity of gas passing through the openings 90, 91, 96 and 97, it must be accompanied by an appropriate adjustment of the needle valves of the tubes 92 and an adjustment of the register 84, in order to to maintain the desired proportion of gas in the primary air and in the secondary air.
The feed to the burners 53 with pulverized charcoal is normally automatically adjusted so as to properly regulate the temperature of the steam at the outlet of the heater.
The steam generator shown in the left-hand part of fig. 4 is similar in construction to that according to fig.l. A hearth whose bottom constitutes a hopper
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above a slag pit 100 has water-cooled walls, the tubes of which extend between manifolds connected to the circulation system. The collectors 101 and 102 relate to the tubes cooling the wall 103, the collectors 104 and 105 relate to the tubes cooling the wall 106, and the collectors 107 and 108 relate to the tubes cooled ssant the wall 109 which is that seen from the front on the drawing.
Above the hearth is a bundle of slightly inclined steam generator tubes 110 opening into collectors 111 and 112 connected to the water and steam body 113 by suitable tubes 114, 115 and 116. These tubes, as well as additional riser tubes 117 and 118 are provided with baffles so as to form for the gases, an upward passage in which are located the sections 119 and 120 of a superheater, another upward passage 121, bypassing the superheater and controlled by a register 122, and a descending passage in which the sections 123 and 124 of an economizer are located.
Arrived at the foot of the descending passage, the gases enter a space 125 and from there ascend vertically through an air heater 126 to a forced draft fan 127.
The focus of the steam generator differs from that according to fig. 1 in that the combustion products are conducted first downwards and then upwards. For this purpose, a water-cooled partition 128 separates the combustion chamber 129 from an open path 130, and pulverized charcoal burners 131 flow downward into the upper part of the combustion chamber. The lower end of the partition is at a certain distance from the converging lower parts of the walls 103 and 106. The partition consists of a number of tubes, half of which engage in the hearth between
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the tubes of the wall 109, starting from a vertical collector
132 located behind this wall, outside the fireplace.
The other tubes engage in the hearth between the tubes of the wall opposite to the wall 109, and leave a similar manifold outside the hearth. A] Inside the fireplace, the tubes are bent upwards and extend, parallel to each other, between the tubes of the wall 103 to open into an upper horizontal manifold 133. The various manifolds are connected in the system. traffic. The tubes carry pins on which is fixed the refractory material closing the interstices between the tubes.
As will be explained later, additional gases enter the path open at its lower part and rise with the fresh combustion products coming from the combustion chamber.
By 150 is designated a separate hearth heated by pulverized coal burners 151, the section passing through one of these burners. The hearth is delimited by walls and a sky of refractory bricks, and a slag pit is located under the hearth. The hot gases leave the hearth at the top and, after having descended by the open path 153, they rise and fall again in the conduits 154 and 155, in which are arranged heating surfaces made up of tubes connected in parallel and forming vertical loops. Steam to be reheated arrives through manifold 156 and leaves, after reheating, through manifold 157 for use.
The cooled gases rise obliquely upwards in the duct 158 and enter the hearth of the steam generator at the bottom of the open path 130, through suitable openings distributed over a large part of the wall or over the entire wall, so as to ensure a suitable distribution of the cooled gases in the heap of fresh combustion products.
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A fan 159 sends air through an air heater 126, and part of this air passes through the duct 160 and serves as secondary air arriving around the fuel streams delivered by the burners 131 which heat the hearth of the steam generator. Air is drawn off at a suitable point (not shown) of duct 160 and is used to convey the pulverized coal from the pulverizer (not shown) to the burners 131. The remainder of the air flows through duct 161 for maintenance. combustion in the fireplace 150 of the heater. The duct 161 goes to the distrivutor 162 from where the air can go, under the control of registers such as 163, to serve as secondary air by enveloping the fuel streams delivered by each of the burners 151.
A damper 164 regulates the flow of air through a conduit 165 to the pulverizer 166 where it entrains pulverized coal and carries it to the burners to support combustion. Tertiary air also passes from duct 161 to a distributor 167 and from there, under the control of a register 168, it engages in a space 169. This space is formed between the refractory walls delimiting the hearth and an envelope exterior of insulating bricks extending around the sky, the sides and the heating end of the fireplace.
Openings are made in the refractory bricks to admit air through the hearth sky, and openings 171 admit air at the heating end of the hearth.
A fan 172 sucks out of the space 125 gases cooled by the passage over the heat exchange surfaces by convection of the steam generator, and discharges them into the duct 173. Registers 174 regulate the passage of the gases from the duct 173 into. the upper part of the open path 153, while a register 175 regulates the admission of gases into '
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space 169 and a register 176 regulates the admission of gases to distributor 162. A register 177 regulates the direct passage of air from duct 161 into duct 165.
When damper 177 is closed, the primary air and secondary air contain the same proportion of cooled gas, since they come from the same distributor 162. With damper 177 partially or fully open, the primary air receives an additional supply. unaltered air. In this way, the proportion of gas cooled in the secondary wing is either equal to or much greater than that in the primary air.
As the air and gas admission into the space 169 are regulated by the registers 167 and 175 respectively, it is possible to have in the air injected through the openings 170 and 171, a greater proportion of gas than in primary air, and. this is how it is done in practice. In this case, the proportion of gas in the secondary air should usually not be greater than the proportion of gas in the primary air.
The circulation of air and gas in the space 169 and their injection through the openings 170 and 171 provide a suitable means of protection of the walls and the sky of the fireplace.
The proportion of gas cooled in the air injected through the openings 170 and 171 must not reach a value which would impede combustion.
The limit of the proportion of gas in the primary air is determined, as in the case of fig. 3, by the tendency of the flame to become unstable when the proportion of gas is too high.
The cooled gases admitted by the registers 174 at the top of the open path 153 mix, by diluting them, with the gases which leave the hearth 150 and flow downwards by this path.
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In normal operation, cooled gases are added to the primary, secondary and tertiary air, as described, which ensures a low combustion temperature, while the dilution of the combustion products of the hearth with cooled gases ensures a low combustion temperature. suitable temperature at the inlet of the heater.
Like the fan 78 in FIG. 1, the fan 172 is preferably driven by means independent of the steam flow by the generator, which allows the fan to be used during start-up. of the installation, to force a flow of gas through the inlet opening controlled by registers 174, so as to heat the tubes of the heater, to dry the paths of the vapor and to keep them dry during this period, with no fuel expended in the heater hearth.
This recirculation during the start-up period has yet another advantage, in that it makes it possible to cool the fresh combustion products, coming from the chamber 129, by the addition of the recirculated gases and thus to reduce their temperature. to a harmless value before they reach the superheater tubes
119 which, during start-up, are not cooled or are not sufficiently cooled by the circulation of steam.
In normal operation, the gases leaving the heater through passage 158 enter the lower part of the open path 130 and serve to cool the fresh combustion products leaving the combustion chamber 129, which reduces the danger of overheating of the combustion chambers. superheater tubes and that of the fouling of these tubes and the tubes of the bundle
110 by slag.
If the installation is intended to produce and heat the steam required for a certain load, so that the reheating is uninterrupted, the quantity
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The amount of gas passing over the convection heating surfaces of the steam generator will in all circumstances be relatively large, allowing the superheater to achieve high efficiency. In addition, due to the relatively large amount of gas, there is only a reduced tendency to lower the temperature of the gases between the inlet and outlet of the superheater, which also contributes to the reduction. maintaining a relatively high average coefficient of heat transfer in the superheater.
In normal operation the fuel consumption in the furnace of the steam generator is automatically controlled to regulate the pressure of the superheated steam at the outlet of the superheater, and the consumption of fuel in the furnace of the heater is automatically controlled to regulate the temperature. heated steam. The amount of cooled gas withdrawn from space 125 by fan 172 and injected into the combustion products at the top of the passage
153 is regulated by the automatic control of registers 174 in order to adjust or maintain the temperature of the gases, at the entrance to the heating surfaces, below a limit ensuring safety and the absence of clogging by slag.
The adjustments of the positions of the other registers, made necessary after any change of position of register 174, must be made immediately afterwards.
In the construction according to fig. 4, the walls of the open path 153 protect the surfaces of the heater from direct radiation from the fireplace.
In the construction described, the use of an independently heated heater not only facilitates the control of the temperature of the reheated steam, but also allows the length of the low pressure conduits to be reduced, since the heater can be placed close to the place where the steam is
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used or between the steam generator and this location.
The arrangement of the heat exchangers allowing them to bring together combustion products from the furnace of the steam generator and those from the furnace of the heater increases the utility of the exchangers and makes it possible to heat the heater without consuming fuel during the start of the heater. the installation, using gas coming from the furnace of the steam generator and cooled as it passes through the heat exchangers.
The fact of burning the fuel at a relatively low temperature in the heater hearth, and the limitation of the gas temperature of the heater hearth by admixing cooled gases, make it possible to dispense with water circulation tubes or other cooling surfaces in the heater hearth or between the fireplace and the heat exchange surfaces of the heater. Therefore, the heat released in the heater hearth is available for relatively intense reheating, and this reheating takes place with minimum fuel consumption. The invention is also applicable to an independent heating superheater. The latter may, for example, be the only means of heating the steam of a steam generator, or it may be connected in series with the own superheater of a steam generator.
On the other hand, it can sometimes be advantageous to incorporate, in a heater with independent heating, a device for superheating to a certain extent the steam coming from the steam generator.
The application of the invention to independent heating superheaters does not require any particular explanation.
Some remarks may however be useful in the event that the tubes of the heater or superheater, heated by the independently heated fireplace, constitute a
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wall intended to receive radiated heat or form part of such a wall. In this case, all or part of the cooled gases injected directly into the furnace can be injected so as to constitute a screen of cooling gases, advantageously directed upwards in thermal contact with the surface of the tubes.
Examples of the arrangement of nozzles for the injection into a furnace of cooling gases forming a gas shield licking the surface of superheater tubes heated by radiated heat are illustrated in UK Patent No. 575,860. If it is desired to adjust the quantity of cooled gas injected in relation to the heating of the tubes, the reference temperature is chosen as that of the metal of the tubes, measured by any suitable means.
Certain characteristics relating to the use of gas cooled in the combustion air of independently heated steam heaters are the subject of the patent application of the same date, by the same Applicant, entitled "Improvements to fuel-heated fireplaces. sprayed ".
CLAIMS ---------------------------
1.- Steam generator cooperating with an independent heating steam heating device, that is to say a reheater and / or a superheater, comprising means for conducting the gases from the hearths of the generator and of the device. positive heating of steam to a common heat exchanger, and means for supplying cooling gases, cooled by passage through the common heat exchanger, so as to prevent overheating of the steam heater.