Brevet FR2039251A1 — publié le 19710115

-1 - 2039251 L'invention se rapporte à un générateur de vapeur à parois ver— ticales formées de tubes soudés et délimitant une chambre balayée verticalement par les fumées et comportant deux côtés parallèles à l'extrémité inférieure desquels se trouve une chambre de combustion débouchant dans idife chambre dans laquelle sont disposées des surfaces de chauffe formées de faisceaux de 5 tubes. Les faisceaux de tubes formant les surfaces de chauffe et les parois délimitant la chambre balayée par les gaz sont réalisés indépendamment à l'atelier et assemblés sur le chantier de construction des générateurs connus de ce type. 10 L'invention concerne un générateur de vapeur du type mentionné, à circulation forcée et à parcours unique, dont les frais de fabrication sont encore réduits par une préfabrication plus poussée à l'atelier. Salon une particularité essentielle de l'invention, le générateur de vapeur est formé au moins partiellement de plusieurs ensembles unitaires 15 assemblés, chacun d'eux étant constitué par un faisceau de tubes dont les branches sont sensiblement horizontales et parallèles aux côtés parallèles de la chambre et par au moins un élément de paroi formant une partie de la paroi tubulaire et traversé par au moins l'une des extrémités du faisceau de tubes auxquels il est relié hermétiquement. Cette disposition a l'avantage 20 que les éléments différents du générateur de vapeur -c'est-à-dire les faisceaux de tubes et les parois tubulaires - sont préfabriqués à l'atelier de manière à former un ensemble destiné à être monté sur le chantier, cette préfabrication pouvant être simultanée pour plusieurs ensembles unitaires. Ces deux facteurs permettent non seulement d'abaisser le prix de revient, mais aussi 25 d'abréger la durée de la construction. Par ailleurs, le coût est encore abaissé par le fait que les travaux de soudure sont exécutés" en plus grande quantité à l'atelier où il peuvent être effectués avec plus de précision et être mieux contrôlés que sur le chantier, car les joints de soudure sont mieux accessibles. Ces avantages sont particulièrement inçortants dans le cas où l'invention 30 est appliquée à des générateurs de vapeur dont la dimension de la chambre balayée par les fumées est au moins deux fois plus grande dans le sens parallèle aux branches des tubes que dans le sens de la distance séparant les parois parallèles. L'invention concerne par ailleurs un procédé de fabrication d'un 35 générateur de vapeur,caractérisé en ce que les ensembles unitaires sont préfabriqués à l'atelier puis transportés sur le chantier où ils sont assemblés et soudés. Bien que dans leur ensemble, les chaudières de l'invention comportent davantage de joints de soudure que celles des réalisations antérieures, le procédé de l'invention permet de faire des économies, car les travaux de m soudure effectués sur le chantier concernent un nombre inférieur de joints BAD ORIGINAL 14090 - 2 - 203925 i que dans les modes de réalisation antérieurs. L'augmentation du nombre de travaux de soudures devant être effectués à l'atelier est donc supérieure à celle du nombre des joints de soudure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti-ront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés illustrant un mode de réalisation .donné à titre explicatif, mais nullement limitatif. Sur ces dessins : La figure i est une vue simplifiée en perspective d'un générateur de vapeur selon l'invention; la figure 2 est une vue également en perspective, mais à échelle plus grande que celle de la figure 1, d'un ensemble unitaire formant partie du générateur de la figure i ; et les figures 3 et k sont une coupe verticale partielle et une ■vue en élévation latérale partielle de l'ensemble de la figure 2. Quatre poutres 1 en double T représentées sur la figure 1 et repliées en étriers, dont les extrémités des branches sont encastrées dans le sol, forment la charpente de support du générateur selon l'invention et constituent également la structure du bâtiment abritant le générateur. Ce dernier, qui porte la référence d'ensemble 2, est suspendu de manière connue à la charpente de support. Le générateur de vapeur est formé essentiellement d'une paroi antérieure 3» d'une paroi arrière 4 parallèle à la précédente et dont seule la partie inférieure est visible sur la figure i et de deux parois latérales 5 qui relient les parois antérieure et arrière et dont l'une n'est pas visible sur la figure i. Les quatre parois sont formées de tubes verticaux 6 soudés hermétiquement et dont les extrémités supérieures débouchent dans des collecteurs 13, i4} 15 affectés chacun à l'une des parois, les extrémités inférieures des tubes étant reliées à des distributeurs correspondants. Tous les tubes 6 des parois sont montés de manière à constituer des surfaces de réchauffeur. Cinq brûleurs tourbillonnaires 8 à moufle débouchant dans la chambre délimitée par les quatre parois 3 à 5 sont disposés à la partie inférieure /âesCparo~LS antérieure 3 et arrière 4. Un réchauffeur d'air 20 disposé à côté du générateur, à droite de la figure 1, reçoit à sa partie inférieure de l'air comburant réchauffé par les fumées arrivant par un conduit 30. L'air frais réchauffé parvient aux brûleurs 8 à moufle par un conduit 21, une soufflante 22 et deux conduits distributeurs 23 et 24. L'extrémité supérieure, relativement froide, du générateur 2 est formée d'une hotte 7 de tôle à laquelle se raccorde le conduit 30 des fumées évacuées. Le générateur est formé, conformément à l'invention, de quatre ensembles unitaires portant les références générales 50, 53t 56 et 59 sur la BAD ORIGINAL 70 14090 - 3 - 2039251 figure 1. L'ensemble 50 est formé d'un faisceau 10 de tubes disposés dans le cas particulier en plusieurs plaques placées cSte à eSte parallèlement au courant des gaz et d* un élément formant une partie de l'une des deux parois latérales 5» Les extrémités des tubes du faisceau 10 traversent l'élé-5 ment de paroi non visibles et sont raccordées à un distributeur 51 et à un collecteur 52 placés parallèlement à la paroi latérale 5 à l'extérieur de la chambre balayée par les fumées. Le faisceau 10 des tubes de l'ensemble 50 forme une surface chauffante d'évaporateur. L'ensemble unitaire 53» dont le faisceau 11 de tubes forme une 10 surface de surchauffeur, est réalisé en principe de la même manière. La seule différence est que le distributeur 48 et le collecteur 49 sont situés sur des côtés opposés et, en conséquence, que deux éléments formant chacun une partie des deux parois latérales appartiennent à cet ensemble 53» H ert est de même pour les ensembles 56 et 59 dont les faisceaux 12 et 19 de tubes 15 forment une surface de- resurchauffeur et une surface d'économiseur. L'ensemble 53 illustré, sur la figure 2 comprend le faisceau 11 de tubes formant le surchauffeur et disposés en six plaques parallèles placées côte à cote, chacune de ces; plaques étant formée de quatre tubes repliés en labyrinthe à l'intérieur du plan de la plaque. L'une des extrémités 11' 20 du faisceau 11 traverse l'élément de paroi 35 situé à gauche sur la figure 2 et formant une partie de l'une des parois latérales 5 de la figure 1. Les tubes 6 de cet élément 35 de paroi sont incurvés deux à deux dans des sens apposés dans la zone de la traversée des tubes du faisceau 1-1 et des plaquettes 60, auxquelles les extrémités 11' du faisceau de tube sont également soudées, 25 sont fixées par soudure entre les tubes 6, de la manière représentée sur la figure 4. Le faisceau 11 de tubes est ainsi fixé à l'élément 35 de paroi et à l'élément de réalisation correspondante de la paroi latérale opposée 5 par ces plaquettes 60. Des supports 45 permettant de suspendre ultérieurement les plaques de tubes à la charpente sont disposés entre ces dernières et sont 30 répartis sur la longueur du faisceau de tubes. Les supports 45 dépassent légèrement les plaques de tubes vers le haut et vers le bas et sont fixés à ces dernières par soudure. Le coudage dés tubes pair la formation des plaques, le raccord de des dernières au distributeur et au collecteur ainsi que le soudage aux 35 éléments de parois et aux supports sont effectués à l'atelier, chaque ensemble unitaire formant ainsi un élément préfabriqué du générateur de vapeur. Afin de permettre le transport de l'atelier au chantier, chaque ensemble unitaire est muni d'une charpente formée de quatre longerons 37» 38, 39 et 40 (figure 3) ainsi que de deux systèmes de croisillons 41 reliant ifO ces derniers deux à deux et en outre de seize traverses 42 reliant les longerons ainsi assemblés. Des vis 43 à oeillet fixent les deux éléments 35 de 14090 - 4 - 2039251 paroi aux traverses extérieures 42, de la manière représentée sur les figures 3 et 4. Les autres traverses 42 sont disposées aux emplacements auxquels les supports tubulaires 45 reliés aux plaques de tubes dépassent vers le haut et vers le bas. Les extrémités de ces supports 45 sont également fixées aux traverses 42 par des vis 43 à oeillet. Les dimensions de l'ensemble unitaire sont de préférence calculées de manière qu'il puisse être transporté avec sa charpente sur wagon de chemin de fer. Les ensembles transportés sur le chantier sont élevés à l'intérieur de la charpente de support préalablement réalisée et sont fixés à cette dernière ou à un ensemble préalablement monté, la fixation s'effectuant par soudage des deux éléments 35 de paroi et des supports tubulaires 45. La charpente de transport est ensuite démontée et peut être réutilisée à l'atelier. Puis la paroi antérieure 3 et la paroi arrière 4, qui peuvent être en une ou en plusieurs parties également assemblées à l'atelier, selon les dimensions du générateur, sont soudées sur le chantier aux ensembles unitaires assemblés. Ensuite, les parois 3» 4 et 5 sont revêtues extérieurement de feuilles de tôle également reliées hermétiquement. Par la suite, les ceintures classiques de support non représentées sont mises en place. Les supports de la ceinture qui sont éventuellement nécessaires aux parois latérales 5 peuvent être montés sur celles-ci en cours de préfabrication à l'atelier. Finalement, les brûleurs 8 sont montés. La longueur des ensembles unitaire de la chaudière décrite, dans le sens des tubes des faisceaux, est égale à la largeur du générateur de vapeur et la largeur de ces ensembles, mesurée perpendiculairement aux parois parallèles 3 et 4, est égale à la profondeur du générateur. En variante, la longueur de chaque ensemble unitaire peut être égale à la moitié de la largeur du générateur. Par ailleurs, il est possible de calculer la largeur des ensembles unitaires de manière que plusieurs de ces ensembles placés cête à côte doublent ou multiplient la profondeur de la chaudière. H va de soi que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 70 14090 - 5 - 2039251 REVENDICATIONS 1. Générateur de vapeur comportant des parois formées de tubes verticaux soudés et délimitant une chambre balayée verticalement par les fumées et comportant deux côtés parallèles, au moins une chambre de combustion débouchant à la partie inférieure de ladite chambre dans laquelle sont dis- 5 posées des surfaces de chauffe formées de faisceaux de tubes, ledit générateur de vapeur étant caractérisé en ce qu'il est formé au moins partiellement de plusieurs ensembles unitaires assemblés, chacun d'eux étant constitué par un faisceau de tubes dont les branches sont sensiblement horizontales et parallèles aux côtés parallèles de la chambre et par au moins un élément de paroi 10 formant une partie de la paroi tubulaire et traversé par au moins l'une des extrémités des tubes du faisceau auquel il est fixé hermétiquement. 2. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de chacun desdits ensembles unitaires - mesurée dans le sens des branches du faisceau de tubes - est au moins deux fois plus grande 15 que sa largeur. 3. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de chacun des ensembles unitaires - mesurée dans le sens des branches des tubes du faisceau - est sensiblement égale à la largeur . du générateur. 20 4. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur de chaque ensemble unitaire - mesurée dans le sens des branches des tubes du faisceau - est sensiblement égale à la moitié de la largeur du générateur. 5. Générateur de vapeur selon la revendication 1,- caractérisé en 25 ce que la largeur de chaque ensemble unitaire - mesurée perpendiculairement auxdits côtés parallèles - est sensiblement.égale à la profondeur du générateur. 6. Générateur de vapeur selon l'une des revendications 1 et 3» caractérisé en ee que les extrémités d'un faisceau de tubes sont situées sur des côtés, opposés et l'ensemble unitaire comporte deux éléments de parois 30 formant chacun une partie des parois tubulaires. 7. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les autres parois tubulaires délimitant la chambre sont également formées d'éléments dont la hauteur dépasse celle d'un ensemble unitaire. 8. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé 35 en ce que les tubes appartenant à chaque ensemble unitaire et traversant ledit élément de paroi sont raccordés à un distributeur ou à un collecteur dis- . posés à l'extérieur de la chambre et formant un élément constitutif de cet ensemble. 9. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé 40 en ce que le faisceau de tubes de chaque ensemble unitaire est disposé en 70 14090 - 6 - 203925 plusieurs plaques placées côte à côte. 10. Procédé de réalisation d'un générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ensembles unitaires sont préfabriqués en atelier, puis transportés sur le chantier où ils sont assemblés 5 et soudés. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que les autres parois tubulaires délimitant ladite chambre sont également préfabriquées en atelier et, après avoir été transportées sur le chantier, sont soudées aux ensembles unitaires préalablement assemblés. 10 12. Générateur de vapeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de combustion est tourbillonnaire et assure une combustion complète.