Brevet FR2448691A1 — publié le 19800905

La présente invention a trait aux appareils générateurs de chaleur. De nombreux foyers classiques brûlant des combustibles carbonés sous forme solide, liquide ou gazeuse, sont revêtus de tubes d'eau destinés a absorber la chaleur de combustion. Dans un foyer a gaz les bradeurs sont généralement établis à partir de pièces de fonderie creuses en acier inoxydable qui sont fixées aux tubes d'eau. Ces pièces sont lourdes et conteuses et elles exigent fré quemment une tuyauterie importante pour assurer l'arrivée du combustible gazeux. La présente invention vise à réaliser un système dans lequel les brtleurs puissent être incorporés dans des rangées de tubes refroidis par eau sans qu'il soit besoin de pièces en acier coulé de poids important. A cet effet suivant la présente invention un foyer est défini au moins en partie par une ou plusieurs parois faites de tubes verticaux pourvus d'ailettes qui relient les tubes adjacents, cette ou ces parois comportant quelques tubes qui, sur au moins une partie de leur longueur, sont décalés vers l'extérieur du foyer par rapport aux autres tubes de la paroi, de manière à déterminer des dépressions verticales, des tuyères à combustible et des ouvertures d'entrée d'air comburant étant prévues à travers les zones des ailettes qui définissent en partie ces dépressions, et la disposition des tuyères et des ouvertures étant telle que le combustible et l'air comburant pénètrent dans les dépressions sous la forme de courants convergents. Les ailettes qui relient les parties décalées de certains tubes avec les autres de la paroi sont préférablement pourvues d'ouvertures d'entrée d'air comburant. Les tuyères à combustible et les entrées d'air sont de préférence de niveau les unes avec les autres. L'invention permet d'établir un système dans lequel des brA- leurs peuvent être incorporés dans une paroi faite de rangées de tubes d'eau verticaux reliés les uns aux autres par des ailettes, sans exiger de lourdes pièces d'acier coulé. Les tuyères à combustible et les entrées d'air sont agencées de façon que les courants correspondants convergent dans la zone des dépressions pour assurer le mélange intime du combustible et de l'air en vue d'une combustion optimale. Les dépressions agissent ainsi à la façon de zones de mélange pour les courants précités. Le système suivant la présente invention est avantageux pour les foyers, notamment dans les installations de production de vapeur ; il l'est également en ce qui concerne les échangeurs dans lesquels on utilise les gaz d'échappement provenant notamment de turbines. Le terme "foyer" utilisé dans les présentes englobe donc ainsi les chambres de transition et analogues. Dans une forme d'exécution de l'invention les dépressions verticales ou zones de mélange sont réalisées par deux tubes adjacents décalés vers l'arrière sur au moins une partie de leur longueur, ces deux tubes étant reliés l'un à l'autre par une première ailette et chacun d'eux comportant une seconde ailette qui le relie au tube adjacent non décalé de la paroi, tandis que ces secondes ailettes sont pourvues de découpures pour l'entrée de l'air comburant. Les tuyères à combustible peuvent avantageusement être disposées de façon à dépasser à partir de l'arrière de la zone de mélange à travers l'ailette qui relie l'un à l'autre les deux tubes décalés. Les entrées d'air sont constituées par les parties découpées des ailettes reliant les tubes décalés avec les tubes adjacents de la paroi (ailettes qu'on qualifiera ci-après de secondes). Les parties découpées dans l'une des secondes ailettes d'une paire de tubes peuvent se trouver au même niveau que celles qui correspondent à l'autre, ou bien elles peuvent être décalées par rapport à cellesci, c'est-à-dire que la partie découpée de l'une des deux ailettes se trouve alors au même niveau qu'une partie pleine de l'autre. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. Fig. 1 est une vue en coupe horizontale d'une paroi de foyer, montrant la disposition des tubes et des tuyères à combustion conformément à l'invention. Fig. 2 est une coupe suivant A-A (fig. 1). Fig. 3 est une vue en élévation de la paroi de foyer de fig. 1, certains tubes n'étant pas figurés pour la clarté du dessin. Fig. 4 représente schématiquement une disposition de brû- leurs et d'entrées d'air suivant l'invention. Si l'on se réfère à fig. 1 à 3, la paroi 2 d'un foyer comprend une rangée de tubes verticaux 4 reliés les uns aux autres par des ailettes. Certains 6 de ces tubes sont décalés extérieurement par rapport à l'intérieur du foyer sur au moins une partie de leur longueur pour déterminer des zones de mélange 7, tandis que les autres tubes 8 restent au contraire dans le plan de la paroi sur toute leur longueur. Les tubes 8 adjacents sont reliés les uns aux autres par des ailettes 10. De leur côté les parties décalées des tubes 6 sont reliées l'une à l'autre par des ailettes 12 (qu'on appellera ci-après premières ailettes) et elles sont d'autre part reliées aux tubes non décalés 8 par d'autres ailettes 14 (secondes ailettes). Le combustible gazeux est amené par deux canalisations 16 et 18 pour passer dans des tuyaux 20 et 22 de plus petit diamètre. C'est à partir de ceux-ci que s'étendent par paires les tuyères à combustible, respectivement 26 et 24. Chaque paire de tuyères traverse une ailette 12 sur l'arrière de la zone de mélange. Les tu yères 24 sont orientées à un certain angle par rapport à l'ailette 12 considérée en direction de l'un des bords de celle-ci, tandis que les tuyères 26 comportent une orientation de sens inverse vers l'autre bord de l'ailette. Les paires de tuyères 24 et 26 sont disposées en quinconce les unes par rapport aux autres sur toute la longueur ou hauteur de la zone de mélange, comme le montre clairement fig. 3. Les ailettes 14 comportent des parties découpées propres à constituer entrées pour l'air comburant. Fig. 4 est une représentation schématique de l'agencement des tuyères à combustible et des entrées d'air en fig. 1 à 3. Les tuyères 26 et 24 sont représentées par des croix, tandis que les découpures 28 sont figurées par des hachures. Les parties découpées d'une ailette 14 sont décalées en quinconce par rapport à celles de l'autre de la même paire de tubes 6 ; elles sont de plus disposées de façon que l'air qui pénètre à travers elles et le combustible qui sort des tuyères viennent se rencontrer dans la zone 7 correspondante. Le système suivant l'invention simplifie l'agencement classique des bradeurs et des tubes dans les foyers et les échangeurs. De plus il peut également apporter une simplification dans la disposition des organes porteurs (poutres et autres) en ce que ceux-ci peuvent être ramenés vers le centre de la paroi avant moyennant mise en oeuvre d'une isolation appropriée, en évitant ainsi l'utilisation d'une ossature annulaire autour de la canalisation de gaz, comme cela serait nécessaire pour recevoir les organes porteurs des parois latérales. Un autre avantage est que l'importance de la tuyauterie dans les carneaux d'évacuation des gaz brdlés se trouve réduite par rapport à bien des agencements antérieurs. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Foyer défini au moins en partie par une ou plusieurs parois faites de tubes verticaux avec ailettes reliant les tubes adjacents, caractérisé en ce que la ou les parois comportent certains tubes qui, sur au moins une partie de leur longueur, sont décalés vers l'extérieur du foyer par rapport aux autres tubes de la paroi de façon à constituer des dépressions verticales, des tuyères à combustible et des ouvertures d'entrée d'air comburant étant prévues dans les zones des ailettes qui définissent en partie ces dépressions, et la disposition des tuyères et des ouvertures étant telle que le combustible et l'air comburant pénètrent dans les dépressions sous la forme de courants convergents. 2. Foyer suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes qui relient les parties décalées de certains tubes aux autres tubes de la paroi comportent des ouvertures d'entrée d'air comburant. 3. Foyer suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les tuyères à combustible et les ouvertures d'air comburant sont disposées au même niveau. 4. Foyer suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que les dépressions verticales sont cons tituées chacune par deux tubes adjacents décalés vers l'arrière sur au moins une partie de leur longueur, ces deux tubes étant reliés l'un à l'autre par une première ailette et chacun d'eux comportant une seconde ailette qui le relie au tube adjacent non décalé de la paroi. 5. Foyer suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les secondes ailettes comportent des ouvertures d'entrée d'air comburant. 6. Foyer suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les tuyères à combustible dépassent à travers les premières ailettes. 7. Foyer suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les ouvertures destinées à l'air comburant dans l'une des secondes ailettes sont au même niveau que les parties pleines de la seconde ailette correspondant à la même dépression. 8. Foyer suivant l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que l'air comburant est fourni par les gaz d'échappement provenant d'une turbine.