<Desc/Clms Page number 1>
LA MONT KESSEL HERPEN & C* K.G., résidant à BERLIN-SCHMARGENDORF (Allemagne) .
GENERATEUR DE VAPEUR POUR L'UTILISATION DE LA CHALEUR PERDUE DE GAZ
POUSSIEREUX OU AGRESSIFS,
L'invention concerne un générateur de vapeur pour l'utilisa- tion de la chaleur perdue des gaz poussiéreux ou agressifs, particulière- ment en aval de fours métallurgiques ou chimiques.
Jusqu'à présent, l'utilisation de la chaleur perdue des gaz fortement poussiéreux ou agressifs était souvent anti-économique, car des dépôts importants de poussières ou les corrosions dans les tuyaux ne permet- taient que de brèves périodes de marche et que les fréquentes interruptions dans la génération de vapeur entravaient le bon fonctionnement du four.Une utilisation économique de tels gaz d'échappement suppose une longue période de marche, qu'il importe d'atteindre par une réalisation convenable des carneaux du four et des surfaces de chauffe.
L'invention suggère d'occuper plusieurs carneaux verticaux et parallèles par des surfaces de chauffe constituées par des tubes disposés en rangs parallèle et de disposer des organes obturateurs dans les passa- ges entre carneaux successifs, organes permettant de contourner certains carneaux ou de les intercaler dans une mesure plus ou moins grande dans le courant des gaz de fumée.
Une telle construction offre une série d'avantages. En contour- nant un ou plusieurs carneaux, on peut maintenir une température plus éle- vée des gaz d'échappement. Ceci est important dans le cas de gaz sulfureux afin d'éviter que la température ne descende au-dessous du point de rosée.
Celui-ci peut être très élevé lorsque le pourcentage d'anhydride sulfureux est très important, par exemple dans les gaz provenant de fours de grillage de soufre, en particulier lorsque l'humidité de l'air est très élevée. De
<Desc/Clms Page number 2>
plus, on a constaté que les gaz de fumée entraînent souvent de grosses im- puretés, qui ne se séparent du courant gazeux qu'à la première ou la seconde déviation de celui-ci. Ces grosses impuretés n'adhèrent pas aux surfaces de chauffe, mais frôlent celles-ci, en les débarassant des fines poussières à faible adhérence. Dans ce cas, l'encrassement des surfaces de chauffe n' apparait que dans le troisième ou le quatrième carneau.
En contournant les deux premiers carneaux, on parvient à alimenter les derniers carneaux en gaz contenant des particules de gros calibre, assurant ainsi un décrassage des surfaces de chauffe.
'Au contraire, et lorsque les propriétés des poussières le justi- fient, on peut envisager des cas où les premiers carneaux seront d'abord mis en circuit. Ensuite, et après la mise hors circuit des premiers carneaux, le générateur de vapeur selon l'invention peut encore être maintenu en mar- che pendant une durée prolongée. On peut alors éventuellement entreprendre dans le carneau encrassé des travaux qui en assurent le décrassage.
Il est avantageux que les gaz de chauffage se dirigent d'abord principalement suivant une direction parallèle aux tubes, ce qui réduit au minimum l'usure des tubes par attrition de la part des particules de poussière entraînées. De plus, cette disposition des tubes permet d'adop- ter des vitesses de gaz élevées comparativement à celles praticables pour un courant transversal par exemple, ce qui empêche le dépôt des particules de poussière.
Lorsqu'on désire surchauffer la vapeur ainsi produite, il est avantageux de disposer le surchauffeur dans un seul carneau. Dans ce cas, le carneau contenant le réchauffeur peut aussi être alimenté en fonction de la température de la vapeur surchauffée, en se servant de l'organe ob- turateur susindiqué.
Les tubes formant les surfaces de chauffe sont disposés par rangs parallèles, afin de faciliter un nettoyage mécanique.
Il est avantageux de réaliser les surfaces de chauffe sous la forme d'un tubmur ou plan tubulaire complet, cette construction étant sus- ceptible du moindre encrassement. La distance entre les tubes du plan disposés parallèlement dans le courant des gaz peut être calculée de fa- çon à permettre l'introduction d'appareils de décrassage. Le décrassage des surfaces de chauffe peut s'effectuer depuis la voûte ou par un accès latéral. Cependant, dans chacun des deux cas, le plan tubulaire sera avan- tageusement supporté d'en bas, afin que le décrassage ne soit pas entravé par des dispositifs de suspension supérieurs.
L'invention sera exposée d'une manière plus détaillée, en se référant aux dessins annexés, figures 1 à 3.
La chaudière à chaleur perdue, représentée dans la figure 1, comporte des carneaux verticaux 1,'2,3 et 4. Dans ces carneaux sont dispo- sées les surfaces de chauffe 5, sous la forme de tubes jointifs d'un plan tubulaire. Au-dessus des carneaux sont prévus les clapets 6 et 7, tandis que le clapet 8 est disposé au-dessus de ceux-ci. Lorsqu'on utilise des gaz à température élevée, il est avantageux de constituer les clapets par des tubes refroidis rapprochés à contact intime.Pour éviter des pertes de cha- leur, le réfrigérant peut constituer le fluide moteur de la chaudière, les canalisations d'arrivée et de départ du réfrigérant pouvant être élastiques, spirales par exemple, comme il est connu en soi, ce qui supprime la néces- sité d'une boite de bourrage.
On prévoit un carneau 9 inoccupé en plus des carneaux 1,2,3 et 4. Lorsque les clapets sont fermés, les gaz s'écoulent successivement à travers les différents carneaux. Lorsqu'on ouvre le clapet 8, le carneau 1 est mis dans une grande mesure hors du circuit des gaz.Les carneaux 1 et 2 peuvent être mis hors circuit en ouvrant le clapet 6, et les carneaux 3 et 4, par l'ouverture du clapet 7. Ces possibilités d'arran- gement du circuit permettent d'adapter parfaitement la chaudière aux condi- tions d'exploitation. Un des carneaux peut être établi en vue de la surchauf-
<Desc/Clms Page number 3>
fe. Dans ce cas, on peut régler aussi la température de la vapeur surchauf- fée moyennant un ajustement approprié des clapets. Les surfaces de chauffe
5, formant plan tubulaire, sont montées sur un système d'appui inférieur 10 en forme de grille.
En outre, les cloisons en maçonnerie entre les dif- férents carneaux peuvent être remplacées par des tubmurs qui, dans ce cas, doivent être particulièrement hermétiques aux gaz.
La figure 2 montre la construction des plans tubulaires. Une nappe tubulaire 11, constituée par plusieurs tubes parallèles, est cour- bées plusieurs fois à la manière d'un serpentin à grille. Les extrémités de la nappe traversent la paroi latérale à travers une fente verticale et aboutissent au collecteur de départ 12 et au collecteur de retour ou de mélange 13. Le fluide moteur traverse les tubes en circulation forcée. Il n'est pas indispensable que le tubmur tout entier soit absolument hermé- tique. Ainsi, il n'y a paq d'inconvénient à ce que les tubes du serpentin à grille intérieur ne soient pas en contact intime, ce qui facilite l'exé- cution Les fentes 14 peuvent servir éventuellement au guidage d'un appa- reil décrasseur, dont les bras s'engagent latéralement entre les parties du plan tubulaire.
Ces dernières sont avantageusement disposées sur un cô- té ; elles peuvent cependant aussi s'étendre vers le haut.
Dans l'exemple d'exécution selon la figure 3, les surfaces de chauffe sont également constituées par des plans tubulaires parallèles ; toutefois, ici, ces plans sont orientés dans le sens longitudinal de la chaudière et s'étendent dans tous les carneaux sous la forme d'une nappe tubulaire 15. Cette construction exige que les organes d'obturation supé- rieurs 6 et 7 soient constitués par des tirois. Ici, le carneau qui était inoccupé dans l'exemple précédent est élargi de façon à former une cham- bre de combustion 16. Celle-ci sert également de collecteur de poussières où se déposent déjà une grande partie des poussières entraînées, lorsque les gaz circulent à une vitesse réduite.
Un brûleur 17 agit comme foyer d'appoint, en particulier lors de la,'mise en route de la chaudière,pour réchauffer le fluide moteur afin d'éviter que la température des gaz ne descende au-dessous du point de rosée, ce qui pourrait être provoqué par des surfaces de chauffe froides. La chambre de combustion peut être refroi- die de toutes parts par des tubes d'eau. Un écran tubulaire 19 peut être tendu devant la sortie des gaz 18 en vue de favoriser le déppussièrage.
REVENDICATIONS
1/ Générateur de vapeur destiné à utiliser la chaleur perdue de gaz poussiéreux ou agressifs, en aval de fours chimiques ou métallur- giques, caractérisé par la prévision de plusieurs carneaux verticaux pa- rallèles, dans lesquels on dispose des surfaces de chauffe constituées par des tubes situés dans un même plan, avec interposition, dans les pas- sages entre carneaux successifs, d'organes obturateurs permettant de con- tourner certains carneaux ou de les intercaler dans une mesure plus ou moins grande dans le courant des gaz de fumée.
<Desc / Clms Page number 1>
LA MONT KESSEL HERPEN & C * K.G., residing in BERLIN-SCHMARGENDORF (Germany).
STEAM GENERATOR FOR USING LOST HEAT OF GAS
DUSTY OR AGGRESSIVE,
The invention relates to a steam generator for using waste heat from dusty or aggressive gases, particularly downstream of metallurgical or chemical furnaces.
Until now, the use of waste heat from highly dusty or aggressive gases was often uneconomical, since heavy deposits of dust or corrosions in the pipes only allowed short periods of operation and only frequent ones. Interruptions in the generation of steam hampered the correct functioning of the furnace. An economical use of such exhaust gases supposes a long period of operation, which must be achieved by a suitable construction of the furnace flues and the heating surfaces.
The invention suggests occupying several vertical and parallel flues by heating surfaces formed by tubes arranged in parallel rows and placing shutter members in the passages between successive flues, members making it possible to bypass certain flues or to insert them. to a greater or lesser extent in the flow of flue gases.
Such a construction offers a series of advantages. By bypassing one or more flues, a higher exhaust gas temperature can be maintained. This is important in the case of sulphurous gas in order to prevent the temperature from falling below the dew point.
This can be very high when the percentage of sulfur dioxide is very high, for example in gases from sulfur roasting furnaces, especially when the humidity of the air is very high. Of
<Desc / Clms Page number 2>
moreover, it has been found that the flue gases often entail large impurities, which do not separate from the gas stream until the first or second deflection of the latter. These large impurities do not adhere to the heating surfaces, but brush against them, getting rid of fine dust with low adhesion. In this case, the fouling of the heating surfaces only appears in the third or fourth flue.
By bypassing the first two flues, it is possible to supply the last flues with gas containing large-caliber particles, thus ensuring cleaning of the heating surfaces.
On the contrary, and when the properties of the dust justify it, it is possible to envisage cases where the first flues will first be switched on. Subsequently, and after the first flues have been switched off, the steam generator according to the invention can still be kept on for a prolonged period. We can then possibly undertake work in the fouled flue that ensures the cleansing.
It is advantageous that the heating gases first flow mainly in a direction parallel to the tubes, which minimizes wear on the tubes by attrition from entrained dust particles. In addition, this arrangement of the tubes makes it possible to adopt high gas velocities compared to those practicable for a transverse flow for example, which prevents the deposition of dust particles.
When it is desired to superheat the steam thus produced, it is advantageous to have the superheater in a single flue. In this case, the flue containing the heater can also be supplied according to the temperature of the superheated steam, using the above-mentioned shutter member.
The tubes forming the heating surfaces are arranged in parallel rows, in order to facilitate mechanical cleaning.
It is advantageous to produce the heating surfaces in the form of a complete tube wall or tubular plane, this construction being liable to the least fouling. The distance between the tubes of the plane arranged parallel in the gas stream can be calculated so as to allow the introduction of cleaning devices. The cleaning of the heating surfaces can be carried out from the vault or by a side access. However, in either of the two cases, the tubular plane will advantageously be supported from below, so that slagging is not hampered by upper hangers.
The invention will be explained in more detail, with reference to the accompanying drawings, Figures 1 to 3.
The waste heat boiler, shown in FIG. 1, has vertical flues 1, 2, 3 and 4. In these flues are arranged the heating surfaces 5, in the form of contiguous tubes of a tubular plane. The valves 6 and 7 are provided above the flues, while the valve 8 is arranged above them. When gases are used at high temperature, it is advantageous to constitute the valves by closely cooled tubes with intimate contact. To avoid heat losses, the refrigerant can constitute the driving fluid of the boiler, the pipes of arrival and departure of the coolant can be elastic, spirals for example, as is known per se, which eliminates the need for a stuffing box.
An unoccupied flue 9 is provided in addition to the flues 1, 2, 3 and 4. When the valves are closed, the gases flow successively through the various flues. When valve 8 is opened, flue 1 is largely removed from the gas circuit. Flues 1 and 2 can be switched off by opening valve 6, and flues 3 and 4, through the opening valve 7. These circuit arrangement possibilities allow the boiler to be perfectly adapted to the operating conditions. One of the flues can be established for overheating.
<Desc / Clms Page number 3>
fe. In this case, the temperature of the superheated steam can also be regulated by suitable adjustment of the valves. Heating surfaces
5, forming a tubular plane, are mounted on a lower support system 10 in the form of a grid.
In addition, the masonry partitions between the different flues can be replaced by pipes which, in this case, must be particularly gas-tight.
Figure 2 shows the construction of the tubular planes. A tubular sheet 11, consisting of several parallel tubes, is bent several times in the manner of a grid coil. The ends of the web pass through the side wall through a vertical slot and terminate at the outlet manifold 12 and the return or mixture manifold 13. The working fluid passes through the tubes in forced circulation. It is not essential that the entire tube be absolutely hermetic. Thus, there is no disadvantage that the tubes of the coil with an internal grid are not in intimate contact, which facilitates the execution. The slots 14 can possibly be used for guiding an apparatus. scraper, whose arms engage laterally between the parts of the tubular plane.
The latter are advantageously arranged on one side; however, they can also extend upwards.
In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the heating surfaces are also formed by parallel tubular planes; however, here, these planes are oriented in the longitudinal direction of the boiler and extend into all the flues in the form of a tubular sheet 15. This construction requires that the upper shut-off members 6 and 7 be formed. by tirois. Here, the flue which was unoccupied in the previous example is widened so as to form a combustion chamber 16. This also serves as a dust collector where a large part of the entrained dust is already deposited, when the gases circulate. at a reduced speed.
A burner 17 acts as a supplementary hearth, in particular during the start-up of the boiler, to heat the working fluid in order to prevent the temperature of the gases from falling below the dew point, which could be caused by cold heating surfaces. The combustion chamber can be cooled from all sides by water pipes. A tubular screen 19 can be stretched in front of the gas outlet 18 in order to promote deppussièrage.
CLAIMS
1 / Steam generator intended to use the waste heat of dusty or aggressive gases, downstream of chemical or metallurgical furnaces, characterized by the provision of several parallel vertical flues, in which there are heating surfaces made up of tubes situated in the same plane, with the interposition, in the passages between successive flues, of obturating members making it possible to turn certain flues or to insert them to a greater or lesser extent in the flow of smoke gases.