Brevet FR2012075A1 — publié le 19700313

i 2012075 £a présente lurenticm concerne un générateur de rapeur à circuit ouvert arec chauffa** frontal et comportant -on système tubulaire assemblé par des soudures é tanche s au gaz, dam» lequel les tubes parallèles qui grimpent le long des pareis de la 5 chambre de combustion sent au moins sur la paroi frontale disposés horizontalement , alors qu'ils montent le long des autres parois* Dans ce générateur, il s'agit notamnent de prévoir flan» la chambre de combustion une saillie ou. bec entre une rangée inférieure de brûleurb alimentés aTec dm gaz de haut—fourneau et des brâleurs à 10 poussier ou à mazout disposés plus haut* On connaît déjà un générateur de Tapeur dont lo foyer reçoit simultanément du gaz de haut-fourneau et du poussier et dans lequel tà. chauffage par gaz de haut-fourneau se trouve plus on aTant dans la direction de l'écoulement des ga* de fumés et on 15 particulier on dessons du chauffage par poussier* Bans «• générateur de Tapeur déjà connu, les deux systèmes de chauffage sont voisins et pratiquement parallèles dans le mime sens, les brftleurs étant séparés par un bec qui s'étend de la paroi de la chambre de combustion Tors l'intérieur du foyer en séparant les deux systèmes de 20 chauffage. Le bec est conçu et disposé de façon à éTiter au maximum un contact direct entre la flamme alimentée arec du gaz de haut-fourneau et la flamme alimentée par du poussier* Il appartient à la présente lurention de perfectionner une chaudière du type précité comportant dans la zone des 25 brtleurs un faisceau tubulaire horizontal en agençant dans la chambre de combustion un bec qui se combine le plus aTantageusememt possible aux tubes des parois* Lorsqu'on désire préroir sur une paroi de la chambre de combustion un bec pour le guidage des gaz de fumée, il n'est pas possible, dans le cas de tubes soudés étanches 30 au gaz et disposés en hélice, de fermer ce bec à partir de la bande parallèle de l'hélice, étant donné que le bec doit présenter «m nombre de tubes supérieur à celui de la paroi verticale pour conserver une répartition aussi homogène que possible des tubes* Le but recherché par l'invention est atteint 35 en préroyant le bec, disposé entre les rangées de brûleurs et/ou au-dessus de ceux-ci de manière à pénétrer dans la chambre de combustion, sur une paroi à agencement horizontal des tubes et en remplaçant les tubes manquants au moins partiellement par des tubes complémentaires séparés qui ne font pas partie du système tubulaire 40 constituant l«hélice, ces tubes complémentaires étant montés en gAO ORIGINAL 69 22063 2 2012075 paràllèle sur le faisceau de tûtes en hélice eu encore en amont de celui-ci© Bans ce cas y le nombre requis de tmlfees complémentaires peut être soudé alternativement entre les différents tabès parallèles de l'enroulement en hélice, de sorte que la répartition des ^ tubes dans les surfaces inclinées du beo correspond sensiblement à la répartition des tubes dans les autres parties de la chambre de combustion. Il est d*ailleurs avantageux de prendre peur les tubes complémentaires des tubes ayant le mime diamètre que cm constituant le système tubulaire enroulé en hélice* 10 ïa prévoyant par exemple des eaudes de ranvei, il est possible de faire faire aux tubes complémentairea plusieurs allers et retours horizontaux et de les souder alternativement aux tubes do 1'évaporateur principal, pour obtenir une paroi étanche an |ai. Les tubes/sont avantageusement montés om parallèle sur 15 l*évaporatenr principal do façon qm*«a flux partiel préloré sw 1« flux principal traverse ees tubes. Ifin d'obtomir un p réchauffage donné pour le fluide de travail, on pont modifier le délit dm fluide par des vannes on des étranglements réglés do façon appropriée après une mesure de débit* 20 Comme le boo formant saillie m'est pas rat mesure de supporter le poids des pièces disposées on dessous do lui, il est avantageux de prévoir dans la zone dm bec dos «apports à «barge constante, c'est-à-dire des dispositifs do fixation peur lesquels on obtient une charge constant e en prévoyant des ressorts» 25 des contre-poids, ets*.. Gea dispositifs de support «m do fixation se trouvent derrière la zone saillante en fozme de be« 1ercqu*en regarda depuis la chambre do combustion* Sans le oadre de l'invention, il est également possible de former le boe par des tmbes parallèles orientés vorti-30 salement qui, éventuellement» mentent et deacondent plusieura fois» la hauteur dm bee portant aur le nombre total dea tubes parallèles du faisceau ou sur un multiple entier de ces tubes en hélice qui sont à cet endroit horizontaux* Aux points de passage inférieurs et supérieurs, ce système tabulaire peut être soudé aux tmbes 35 horizontaux. Pour être relié au circuit du fluide de travail» «e système tubulairîr peut Itre monté entre l^éeonomiseur et 1« collecteur d'entrée de l'enroulement en hélice* Ici encore, on peut agir de façon appropriée sur le chauffage du fluide de travail en prévoyant des canalisations de dérivation et des étranglo- 40 monta réglahlea«> SAD ORIGINAL 69 22063 3 2012075 Pour ces tubes complémentaires aussi, bien que pour les tubes complémentaires en parallèle sur 1*évaporateur et traversés par un flux partiel du fluide travail, il peut être avantageux de porter le fluide de travail sensiblement à la température d'ébut 5 lition grâce à une surface/chauffage par contact montée en amont ou à un échangeur de chaleur chauffé» afin d'éviter des contraintes thermiques entre ces tubes et les tubes de l'enroulement en hélice auxquels ils sent soudés» lia présente invention convient pour toutes les chau-10 dières à faisceaux tabulaires en hélice dans lesquelles il est souhaitable pour des raisons d'ordre technique et concernant le chauffage d'avoir un bee faisant saillie vers l'intérieur de la «hambre de combustion. Les avantages sent particulièrement intéressants dans le cas d'un chauffage mixte par gaz de haut-fourneau» mazout 15 et poussier. Pour les combustibles gazeux» c'est-à-dire dans le cas de brâleurs fonctionnant au gaz de haut-fourneau, il peut être avantageux de monter ces brûleurs dans la surface inclinée inférieure dm bee» de sorte qu'ils sont dirigés obliquement vers le bas. 20 Pour mieux comprendre l'objet de l'invention» on va en décrire à titre indicatif et non limitatif plusieurs modes de réalisation dont les parties essentielles concernées par 1*invention sent représentées de manière simplifiée voire schématique sur le dessin annexé. 25 La figure 1 représente un mode de réalisation pour un système de tubes disposés en hélice dans la chambre de combustion» cette dernière étant représentée en développement. Sur la paroi 1 de la chambre, où se trouvent les brûleurs, les tubes parallèles sont horizontaux &ors qu'ils grimpent le long des parois 30 latérales 2 et 3. La paroi 4 située en face de la paroi 1 efc. se trouvent les brûleurs, peut également être munie de tubes montant avec une faible pente, comme il est représenté sur le dessin; il est toutefois également possible de placer les tubes horizontalement comme sur la paroi 1. Au-dessus de l'entonnoir de la chambre 35 de «ombustion, qui est limité sur les différentes parois par les zones 5, 6, 7 et 8, les parois sont verticales par rapport à la section rectangulaire de la chambre de combustion.. Le problème consiste à agencer un bec 12 comportant les surfaces inclinées 9 et 10 entre la rangée de brûleurs 31 40 pour le gaz de haut-fourneau et les rangées de brûleurs 32 et 33 BAD ORIGINAL 69 22063 4 2012075 pour le chauffage au poussier ou au mazout6 Sur la face inférieure 10 du bec, il faut maintenant augmenter de 30 à 40JÉ le nombre des tube s par rapport à la zone verticale pour conserver une répartition sensiblement constante des tubes. 5 Comme il est indiqué sur la paroi latérale 3, les tubes parallèle» 11 sont disposés de façon à obtenir un pas t, d'environ 42 bbu Pour •-un angle de 30® du bee, le pas auraient e dans la zone de la surface inférieure du-bec pour atteindre la valeur t^ *= 86,6 mm. Conformément à l'invention, on prévoit maintenant 10 des tubes complémentaires 21, 22 et 23 qui partent d'un distributeur d'entrée 20 et qui sont soudés entre les tubes du faisceau tubulaire en hélice des coudes de renvoi 24, 25, 26, 27, 28 et 29, disposés de part et d'autre du bec et assurant que le fluide de travail passe plusieurs fois dans les tubes complémentaires. Sans 15 le collecteur d* échappement 30, les tubes complémentaires 21, 22 et 23 sont de nouveau réunis» Sa procédant de cette façon, om •btisnt un pas tg « 43,3 mm qui me diffère que faible»nt du pas des tubes dans le faisceau en hélice» Dans le mode de réalisation représenté sur 20 la figure t » la surface inclinée supérieure 9 du bec présents le mime angle de pente que l'entonnoir de la chambre de combustion, le pas des tubes (tj s 49»Smm) pouvant Itre considéré comme encore admissible0 11 est bien «rôr possible de prendre des mesures similaires pour homogénéiser le pas des tubes dans la zone de la svr-25 face supérieure du bee, sn particulier lorsque la pente de cette surface est plus faible. Bans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, qui e st une vue en coupe de la paroi de la chambre de combustion, on aperçoit un bee 12 présentant; une face inférieure 10 30 et une face supérieure § et se trouvant dans la zone de la paroi 1 portant les brûleurs» Bans ce cas, la partie du système tabulaire se trouvant en dessous du bec est supportée par un support à charge constante 13» Bans le mode de réalisation représenté sur la 35 figure 3, on prévoit dans la zone du bec 12 des tubes complémentaires 14 qui sont disposés verticalement et renvoyés une ou plusieurs fois vers le haut et vers le bas, ces tubes partant d'un distributeur d'entrée 15 pour aboutir à. un collecteur d'échappement 13. Dans ce cas, le bec est foimé exclusivement par des tubes com-40 plémentaires, l'étendue du bec étant choisie suffisamment grande BAD ORIGINAL 69 22063 5 2012075 pour que les tubes du bec recouvrent 1* ensemble du faisceau parallèle enroulé en hélice dont les tubes sont à cet endroit horizontaux. Aux points de passage inférieur 17 et supérieur 18, les tubes complémentair es sont soudés aux tubes horizontaux* BAD ORIGÎNÂL è9 2Ï063 6 2012075 REVENDICATIONS 1« Générateur de Tapeur à circuit ouvert qui comporte dans la chambre de combustion un faisceau tubulaire assemblé par ane soudure éianche au g&z, un chauffage frontal ainsi qu'urne dis-5 position horizontale des tubes du côté des brftleurs et dans lequel in bec connu oer se doit être préru entre la rangée inférieure des brtleurs alimentés arec du gas de haut-fourneau et un système de chauffage par poussier eu mazout disposé au-dessus, caractérisé par le fait que le bec faisant saillie dans la chambre de combus-10 tion est formé au moins partiellement par des tubes complémentaires s*appartenant pas au système tubulaire agencé en hélice* 2o Générateur de vapeur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le bee est formé par des tubes complémentaires rapportés dans les intervalles du faisceau par soudure 15 et moatés en parallèle aar la système tubulaire en hélice* 3« Générateur de vapeur suivant la revendiea tien 2, caractérisé par le fait qu'un nombre suffisant de tubes complémentaires est soudé parallèlement entre les tubes parallèles dm système tubulaire en hélice, de façon que le pas des tubes dams les 20 surfaces inclinées du bee correspond sensiblement au pas des tube* dans le reste de la chambre de combustion* 4* Générateur de vapeur suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que les tubes complémentaires présentent le mtme diamètre que les tubes parallèles du système tubu-25 laire en hélice et que des différences se présentant éventuellement dans le pas des tubes sont compensées par une largeur appropriée des nervures de raccordement* 5* Générateur de vapeur suivant les revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que des soudes de renvoi permettent 30 trne disposition horizontale en méandres des tubes complémentaires ^ui sont alternativement soudés aux tubes du système tubulaire em héliee pour obtenir une paroi étanche au gaz* ô« Générateur de gaz suivant les revendications 1 à 5, caractérisé par 1® fait qu'on prévoit derrière le bee des sup-35 ports k charge constante qui supportent le poids de la partie de paroi se trouvant en dessous du bec* 7* Générateur de vapeur suivant les revendications BAD ORIGINAL 69 2*063 7 2012075 "t à 6, caractérisé par le fait que la surface supérieure inclinée du bec présente la mèmç'pente et le mtme pas en ce qui concerne les tubes que l'entonnoir de la chambre de combustion» 8. Générateur de vapeur suivant la revendication 1, 5 caractérisé par le fait que le bec est formé par des tubes parallèles verticaux disposés éventuellement de manière à obtenir une circulation en méandres alternativement montante et descendante, les tubes verticaux du bec s'étendant sur 1*ensemble du faisceau parallèle du système tubulaire en hélice et avec 10 raccord par soudure à ce système tubulaire aux points de passage inférieur et supérieur* 9» Générateur de vapeur suivant les revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les tubes du bec sont raccor^ dés au circuit du fluide de travail entre 1* éconoaiseur et le 15 collecteur d'entrée du système tubulaire en hélice* 10» Générateur de vapeur suivant les revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que le flux partiel du fluide de travail, qui traverse les tubes du bec ou les tubes complémentaires, est porté, grftce à une surface de chauffage par contact 20 montée en amont ou grtee à un éehangeur de chaleur chauffé à la vapeur, à la température d'ébullition ou k une température telle que les contraintes thermiques entre ces tubes et les tubes du système tubulaire en hélice auxquels ils sont soudés sont évitées dans la mesure du possible» 25 11* Générateur de vapeur suivant les revendica tions 1 à 10, caractérisé par le fait que les brûleurs, en particulier les brûleurs alimentés avec du gaz de haut-fourneau» sont disposés dans la surface inférieure inclinée du bee et agissent obliquement vers le bas« BAD ORIGINAL