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L'invention est relative des générateurs de vapeur du type comportant un foyer vertical dans lequel brûle le combus- tible, les gaz de la combustion traversant le foyer en s'élevant jusqu'à un orifice situé à la partie supérieure de celui-ci; et elle vise plus particulièrement un tel générateur de vapeur, dans la partie supérieure duquel les gaz de la combustion sont remis en circulation au moyen d'un dispositif permettant (le régler leur admission.
Dans les générateurs de vapeur modernes du type dit de "services publics" le foyer est constitué par une structure ver- ticale qui peut avoir la hauteur de onze étager, et dont la surface
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intérieure des parois est tapissée de tubes vaponseurs constituant une partie du circuit de génération de vapeur de la chaudière. Le combustible est introduit dans la partie basse de ce foyer en même temps que l'air d'entretien de la combustion, les gaz engendrés à l'intérieur de ce foyer par la combustion de ce combustible tra- versant le foyer en s'élevant et s'évacuant par une sortie laté- rale prévue à la partie supérieure des parois du foyer.
Ces gaz de la combustion sont amenés à passer sur diverses surfaces absor- bant la chaleur par convection, telles que surface de surchauf- feur, surface d'économiseur et surface de réchauffeur d'air, après quoi ils sont évacués par une cheminée appropriée. Pour assurer le brassage à fond des gaz de la combustion avant leur passage sur la surface de chauffe par convection, et par là la réduction de la possibilité de former des couches ou stratifications du courant gazeux sur ces surfaces, il est prévu ce qu'on appelle un "bec déflecteur" disposé le long du bord inférieur de l'orifice latéral, de sortie des' gaz du foyer. Ce bec déflecteur a généralement la. forme d'un U. Il s'avance largement dans le foyer et s'étend sur .toute la largeur de la paroi dans laquelle est ménagé l'orifice d'évacuation.
Il arrive souvent, que, dans les générateurs de vapeur de ce type, il soit désirable d'introduire dans la partie supé- rieurs du foyer des gaz de la:combustion refroidis et remis en circulation, cette admission de gaz refroidis ayant pour effetde réduire la température moyenne des gaz quittant le foyer, mesure qui est nécessaire dans certains modèles de chaudières, pour évi- ter que cette température soit trop élevée pour le fonctionnement convenable de l'appareil, etqui donne aussi, dans différents mo- dèles de générateurs, la possibilité de 'régler entre certaines limites, au moyen de cette introduction de gaz brûlés, la tempé- rature de surchauffe de la vapeur.
L'invention a pour objet un générateur de vapeur compre- nant : un foyer dans lequel brûle le combustible, ledit foyer ayant un orifice d'évacuation dans lequel sont amenés les gaz de la con-
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bastion; un déflecteur en saillie dans ledit foyer et formant part dudit orifice:
et des Moyens pour faire circuler les gaz à tra- , vers le foyer, une partie desdits moyens étant constituée par une paroi dudit déflecteur, avec des ouvertures dans celle-ci reparties d'une manière générale uniformément sur sa longueur en vue de l'introduction des gaz de la combustion remis en cir- culation et de leur distribution dans toute la largeur du foyer, des moyens étant prévus pour l'amenée des gaz de la combustion audit dispositif de circulation.
Le dessin ci-annexé montre,à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
La fig.1 montre, en coupe verticaleun générateur de vapeur ayant un dispositif de recirculation des gaz établi selon l'invention.
La fig. 2 montre, en coupe suivant 2-2 fig. 1, le bec déflecteur du foyer.
La fig. 3 montre, en élévation suivant 3-3 fig. 1, une partie du bec déflecteur avec la disposition des ouvertures de distribution sur toute la longueur du déflecteur.
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Sur les dessins,les mêmes chiffres de référence sont utilisés partout pour désigner les mêmes éléments. Le générateur de vapeur, montré à titre d'exemple, comprend un foyer 10, dans la partie inférieure duquel du combustible et de l'air sont in- troduits par des brûleurs 12, eux peuvent être du type tangentiel inclinable bien c onnu, ce combustible tant brûlé dans le foyer et les gaz de la combustion ainsi produits montant et s'évacuant à la partie supérieure du foyer.
La surface Intérieure des parois du foyer 10 est tapissée de tubes générateurs de vapeur 14 conti- gus disposés verticalement, qui constituent une pprtie du cir- cuit vaporiseur du générateur et communiquent leurs extrémités cuit vaporiseur du générateur et communiquent leurs extrémités supérieures avec un collecteur de vapeur et d'eau 16 et à leurs extrémités inférieures avec l'un des collecteurs inférieurs 18, lesdits collecteurs inférieurs étant reliés au collecteur 16
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par un ou plusieurs retours d'eau non représentés .
Les gaz de la combustion s'échappent du foyer 10 par une ouverture d'évacuation 20 prévue à l'extrémité supérieure de la paroi arrière 22 du foyer, cette ouverture s'étendant sur toute la largeur de cette paroi. Après passage oar cette ouverture, les gaz suivent un conduit 24 dans lequel sont dis- posées diverses surfaces d'échange de chaleur par convection, telles que l'élément basse température d'un surchauffeur 26 et un élément d'écononiseur 28.
La vapeur engendrée par le générateur, qui se sépare dans le collecteur 16 du liquide circulant dans le circuiva- poriseur, se surchauffe en traversant d'abord l'élément basse température du surchauffeur 26 puis l'élément haute température 30, cette partie du surchauffeur étant située à la partie siipé- rieure du foyer, immédiatement au-dessus du bec déflecteur 32, de sorte qu'elle se trouve abritée par celui-ci contre une fraction importante de la chaleur rayonnant à l'intérieur du foye@
Ce bec déflecteur 32 déborde dans le foyer, partant du bord inférieur de l'ouverture d'évacuation 20 et s'étendant sur toute la largeur de la paroi arrière 22.
Les tubes disposés ver- ticalement, qui tapissant, la surface intérieure de la paroi ar- rière 22, sont assez proches les uns des autres et, dans la dis- position figurée à titre d'exemple, un tub- deux de cette paroi 22 est recourbé vers l'intérieur du foyer, puis ramené en arrière vers le plan de la paroi, de lanière à former le déflec- teur en forme de U, 32, avec les : .- ..très t. bes, lesquels ne sont pas courbés de cette manière mais se prolongent verticalement dan le plan de la paroi et forment le. partie de paroi 22a àl'arrière du déflecteur-, constituant ainsi un prolongement ou une partie de 'la paroi 22.
Cette paroi 22a de la cloison arrière et la paroi du déflecteur 32 sont établies et disposées de telle manière qu'elles forment un conduit 34 s'étendant sur tonte le. largeur du foyer 10 pour la distributior. des gaz de la. combustion refroi-
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dis et re@is en circulation.
A cet effet, les partiesdes tubes 1/. qui sont courbées et s'écartent de la paroi 22 pour forcer une partie du bec déflecteur 32 ainsi que les tubes qui forcent le. partie de paroi arrière 22a, sont maints d'ail ettes 33, comme on le voit clairement, sur les fig. 2 et 3, ces ailettes étant de préférence jointives et soudées entre elles, de sorte que ces garnis sont pratiquement étanches aux gaz.
Cependant, ceci n'est aucune des manières dont on peut rendre ces parois étanches aux gaz et on peut évidemment, si on 1- désire, adopter d'autres moyens et procédés bienconnus des professionnels.
Les gaz de la combustion sont refoulés dans le conduit 34 formé par le déflecteur 32 et la partie d.e paroi 22a à l'aide d'un ventilateur 36, actionné par un moteurdont l'aspiration communique avec le conduit 34 en un point situé en aval de l'éco- norniseur 28 par rapport au sens d'écoulement desgaz de la com- bustion, et dont le refoulement communique avec le conduit 34 par le tuyau 38 dans lequel est disposé un registre à papillon ré- glable 40.
Les ailettes des tubes de la partie de paroi 22a im- médiatement adjacents de chaque côté du tuyau 38 à l'endroit où ce tuyau se raccorde à cette partie de paroi, sont enlevées et les tuyaux sont courbés latéralement, de manière à former une ouverture- pour ce passage de communication.
Pour que les gaz de la combustion amenés dans le conduit 34 puissent être introduits dans le foyer 10 en étant uniformé- ment répartis sur toute la largeur de ce foyer, des ouvertures 42 . sont ménagées dans la paroi du déflecteur 32 par enlèvement d'une nartie des ailettes de tubesimmédiatement adjacents, ces ouvertures étant Drévues sur toute la longueur du déflecteur 32 et diposées de façon que les gaz qui en sortent soient dirigés d'une manière générale vers le bas du foyer, m.a.is un peu obli- quement dans le sens latéral par rapport à la direction d'écou- lement eu courant gazeux trav ersant la foyer.
Les gaz remis en circulation sont ainsi introduits d'une façon générale au centre
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du foyer et dans une direction à peu près opposée, mais sous un certain anle, à celle du courant ascendant de gaz, ce qui assure un mélange intime des gaz remis en circulation avec ceux qui tra- versent le foyer en s'élevant et, par suite, permet d'obtenir une température moyenne plus uniforme que celle que l'on avait antérieurement quand on remettait les gaz en @irculation en les introduisant à la partie supérieure du foyer.
Comme le bec déflecteur crée un effet quelque peu ana- logue à celui d'un venturi, par suite de la réduction de la sec- tion de passage qui s'accompagne d'une augmentation de la vitesse et d'une diminution de la pression, il y a avantage à admettre les gaz remis au circulation en un point adjacent à la partie intérieure du bec déflecteur où cette réduction de pression due à cett effet venturi est maxima, de sorte que la puissance néces- saire pour actionner le ventilateur 36 seramLnima.
Quand le système de recirculation des gaz n'est pas en service, le papillon 40 est fermé pour empêcher un écoulement en sens inverse des gaz par le conduit 38, du foyer 10 à la parti? inférieure du conduit 24, ce qui a pour conséquence de protéger le ventilateur 36 contre un échauffèrent excessif. Mais quand on désire faire recirculer les gaz, pour diminuer la température moyenne des gaz de la combustion qui rasent la partie supérieure des tubes tapissant le foyer et passent sur les diverses sur- faces d'échange de chaleur par convection, on met le ventilateur 36 en marche et on ouvre en partie ou en grand le papillon 40.
On peut régler le débit et la vitesse du courant de recirculation de ces gaz en réglant la vitesse du ventilateur 36 ou la position ' du papillon 40, ou par ces deux procédés à la fois, le. recircu- lation des gaz étant ainsi réglée de manière à donner le résultat voulu, que ce soit pour empêcher une surchauffe excessive de la partie haute température du surchauffeur 30 ou de la partie des tubes vaporiseurs située dans la région haute du foyer, ou au'il s'agisse de régler la température de la vapeur sortant de la par- tie 30 du surchauffeur.
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Grâce à l'invention, la distribution des gaz remis en circulation dans le foyer est effectuée sans qu'il soit néces- saire de prévoir,un conduit spécial avec des tuyères ou orifices de distribution. Suivant l'invention, le bec déflecteur qui est employé pour les chaudières du type auquel l'invention s'applique, est construit de telle manière qu'il constitue un conduit de distribution, ce qui supprime la dépense.du conduit spécial de distribution qui était jusqu'ici nécessaire. De plus, en utili- sant le bec déflecteur comme conduit de distribution, on peut in- troduire les gaz dans le foyer d'une manière qui assure un mélange plus parfait et plus efficace de ces gaz remis en circulation avec les gaz admis s'élevant dans le foyer, et qui réduit au minimum la puissance nécessaire pour effectuer cette distribution.
REVENDICATIONS
1.- Générateur de vapeur caractérise en ce qu'il comprend un foyer où brûle le combustible ce foyer ayant un orifice d?éva- cuation dans lequel sont envoyés les gaz de la combustion, un déflecteur faisant saillie dans le foyer et faisant partie de l' orifice d'évacuation, et des moyens pour faire circuler les gaz de la combustion à travers le foyer,, une partie de ces moyens étant constituée par une paroi du déflecteur, avec des ouvertures,ména- gées dans cette paroi et réparties d'une manière générale unifor- mément sur sa longueur, pour l'introduction et la distribution des gaz de combustion recirculés sur toute la largeur du foyer dans le courant des gaz primaires s'élevant dans le foyer,
des moyens étant prévus pour amener les gaz de la combustion au dispositif de circulation.
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The invention relates to steam generators of the type comprising a vertical hearth in which the fuel burns, the combustion gases passing through the hearth, rising to an orifice situated at the upper part of the latter; and it relates more particularly to such a steam generator, in the upper part of which the combustion gases are recirculated by means of a device allowing (to adjust their admission.
In modern steam generators of the so-called "utility" type, the hearth is made up of a vertical structure which may have the height of eleven storeys, and the surface of which
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inside the walls is lined with steam tubes constituting a part of the boiler steam generation circuit. The fuel is introduced into the lower part of this hearth at the same time as the combustion maintenance air, the gases generated inside this hearth by the combustion of this fuel passing through the hearth while rising. and discharging through a side outlet provided at the top of the walls of the fireplace.
These combustion gases are passed over various heat absorbing surfaces by convection, such as superheater surface, economizer surface and air heater surface, after which they are exhausted through a suitable chimney. In order to ensure the thorough mixing of the combustion gases before they pass over the heating surface by convection, and thereby to reduce the possibility of forming layers or stratifications of the gas stream on these surfaces, provision is made for termed a "baffle nozzle" disposed along the lower edge of the side port, outlet 'gas from the fireplace. This deflector spout usually has the. U-shaped. It protrudes widely into the hearth and extends over the entire width of the wall in which the discharge orifice is formed.
It often happens that in steam generators of this type it is desirable to introduce into the upper part of the hearth cooled and recirculated combustion gases, this intake of cooled gases having the effect of reducing the average temperature of the gases leaving the hearth, a measure which is necessary in certain models of boilers, to prevent this temperature from being too high for the proper functioning of the appliance, and which also gives, in various models of generators, the possibility of regulating within certain limits, by means of this introduction of flue gases, the superheating temperature of the steam.
The object of the invention is a steam generator comprising: a hearth in which the fuel burns, said hearth having an evacuation orifice into which the gases from the combustion chamber are fed.
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bastion; a deflector projecting in said hearth and forming part of said orifice:
and Means for circulating the gases through, towards the hearth, part of said means being constituted by a wall of said deflector, with openings therein distributed generally uniformly along its length for the purpose of introduction of the recirculated combustion gases and their distribution over the entire width of the hearth, means being provided for supplying the combustion gases to said circulation device.
The accompanying drawing shows, by way of example, one embodiment of the invention.
FIG. 1 shows, in vertical section, a steam generator having a gas recirculation device established according to the invention.
Fig. 2 shows, in section along 2-2 fig. 1, the fireplace deflector spout.
Fig. 3 shows, in elevation according to 3-3 fig. 1, part of the deflector spout with the arrangement of the distribution openings over the entire length of the deflector.
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In the drawings, the same reference numerals are used throughout to designate the same elements. The steam generator, shown by way of example, comprises a hearth 10, into the lower part of which fuel and air are introduced by burners 12, they may be of the well-known tilting tangential type, this the fuel so much burnt in the hearth and the combustion gases thus produced ascend and escape at the top of the hearth.
The inner surface of the walls of the hearth 10 is lined with contiguous steam generator tubes 14 arranged vertically, which form part of the vaporizer circuit of the generator and communicate their vaporizer baked ends of the generator and communicate their upper ends with a manifold of the generator. steam and water 16 and at their lower ends with one of the lower manifolds 18, said lower manifolds being connected to the manifold 16
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by one or more water returns, not shown.
The combustion gases escape from the hearth 10 via an exhaust opening 20 provided at the upper end of the rear wall 22 of the hearth, this opening extending over the entire width of this wall. After passing through this opening, the gases follow a conduit 24 in which are arranged various surfaces for exchanging heat by convection, such as the low temperature element of a superheater 26 and an economizer element 28.
The steam generated by the generator, which separates in the manifold 16 from the liquid circulating in the circuivator, overheats by first passing through the low temperature element of the superheater 26 then the high temperature element 30, this part of the superheater. being located at the upper part of the hearth, immediately above the deflector spout 32, so that it is sheltered by the latter against a large fraction of the heat radiating inside the hearth @
This deflector spout 32 projects into the hearth, starting from the lower edge of the discharge opening 20 and extending over the entire width of the rear wall 22.
The vertically arranged tubes, which line the inner surface of the rear wall 22, are quite close to each other and, in the arrangement shown by way of example, a tube of this wall 22 is curved towards the interior of the hearth, then brought back towards the plane of the wall, from the strap to form the U-shaped deflector, 32, with the: .- ..very t. bes, which are not curved in this way but extend vertically in the plane of the wall and form the. wall part 22a at the rear of the deflector, thus constituting an extension or part of the wall 22.
This wall 22a of the rear partition and the wall of the deflector 32 are established and arranged in such a way that they form a duct 34 extending over the mowing. width of the hearth 10 for the distribution. gases from the. cooling combustion
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say and re @ is in circulation.
For this purpose, the parts of the tubes 1 /. which are curved and move away from the wall 22 to force part of the deflector spout 32 as well as the tubes which force the. rear wall part 22a, there are many garlic ettes 33, as can be seen clearly in figs. 2 and 3, these fins preferably being contiguous and welded together, so that these linings are practically gas-tight.
However, this is not one of the ways in which these walls can be made gas-tight and one can of course, if desired, adopt other means and methods well known to professionals.
The combustion gases are discharged into the duct 34 formed by the deflector 32 and the wall part 22a by means of a fan 36, actuated by a motor, the suction of which communicates with the duct 34 at a point situated downstream of the economiser 28 with respect to the direction of flow of the combustion gases, and the discharge of which communicates with the duct 34 via the pipe 38 in which an adjustable butterfly damper 40 is placed.
The fins of the tubes of the wall part 22a immediately adjacent to each side of the pipe 38 where that pipe connects to this wall part are removed and the pipes are bent sideways so as to form an opening. - for this passage of communication.
In order that the combustion gases supplied to the duct 34 can be introduced into the hearth 10 while being uniformly distributed over the entire width of this hearth, openings 42. are formed in the wall of the deflector 32 by removing a part of the fins of immediately adjacent tubes, these openings being provided over the entire length of the deflector 32 and positioned so that the gases which exit therefrom are directed generally towards the bottom of the hearth, but a little obliquely in the lateral direction with respect to the direction of flow of the gas current passing through the hearth.
The recirculated gases are thus introduced generally in the center
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of the hearth and in a direction roughly opposite, but at a certain angle, to that of the upward current of gas, which ensures an intimate mixture of the gases recirculated with those which pass through the hearth while rising and, consequently, makes it possible to obtain an average temperature more uniform than that which one had previously when one put the gases in @irculation by introducing them to the upper part of the hearth.
As the deflector nozzle creates an effect somewhat analogous to that of a venturi, owing to the reduction of the passage section which is accompanied by an increase in speed and a decrease in pressure , it is advantageous to admit the gases recirculated at a point adjacent to the interior part of the deflector spout where this pressure reduction due to this venturi effect is maximum, so that the power required to actuate the fan 36 will be increased. .
When the gas recirculation system is not in use, the throttle 40 is closed to prevent reverse flow of gases through conduit 38 from fireplace 10 to the flue. lower duct 24, which has the consequence of protecting the fan 36 against excessive heating. But when it is desired to recirculate the gases, to reduce the average temperature of the combustion gases which skim the upper part of the tubes lining the hearth and pass over the various heat exchange surfaces by convection, the fan is turned on 36 on and the butterfly 40 is partially or fully opened.
The flow rate and speed of the recirculating stream of these gases can be adjusted by adjusting the speed of the fan 36 or the position of the throttle 40, or by both of these methods. recirculation of the gases being thus regulated so as to give the desired result, whether it is to prevent excessive overheating of the high temperature part of the superheater 30 or of the part of the vaporizer tubes situated in the upper region of the hearth, or at this involves regulating the temperature of the steam leaving part 30 of the superheater.
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Thanks to the invention, the distribution of the gases recirculated in the hearth is effected without it being necessary to provide a special duct with nozzles or distribution orifices. According to the invention, the deflector spout which is used for boilers of the type to which the invention applies is constructed in such a way that it constitutes a distribution duct, which eliminates the expense of the special distribution duct which was so far necessary. In addition, by using the baffle nozzle as a distribution duct, the gases can be introduced into the hearth in a manner which assures a more perfect and efficient mixing of these recirculated gases with the gases admitted to the combustion chamber. raising in the hearth, and which minimizes the power required to effect this distribution.
CLAIMS
1.- Steam generator characterized in that it comprises a hearth where the fuel burns this hearth having an evacuation orifice in which the combustion gases are sent, a deflector protruding into the hearth and forming part of the the discharge orifice, and means for circulating the combustion gases through the hearth, part of these means being constituted by a wall of the deflector, with openings formed in this wall and distributed in '' generally uniformly along its length, for the introduction and distribution of the combustion gases recirculated over the entire width of the hearth in the stream of primary gases rising in the hearth,
means being provided for supplying the combustion gases to the circulation device.