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" GENERATEUR DE VAPEUR PERFECTIONNE"
Cette invention a trait aux installations de production de vapeur et concerne particulièrement une chau- dière perfectionnée dont les parties sont construites et disposées d'une façon spécialement avantageuse et propre à constituer une installation de production de vapeur de grande efficacité, de grande puissance et de dimensions re- lativement faibles.
Un des buts de l'invention est d'établir une chau- dière compacte comportant un corps à vapeur et à eau et un faisceau de tubes de chaudière disposé de façon à cons-
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tituer un espace ample permettant de loger des éléments tels que des économiseurs et des réchauffeurs de vapeur à l'intérieur du contour des éléments principaux de la chaudière.
Un autre objet de l'invention est de créer un géné- rateur de vapeur double comportant deux chaudières du type ci-dessus disposées au-dessus d'une chambre de combustion commune. La chaudière suivant l'invention permet de disposer deux chaudières munies d'économiseurs et d'appareils à chauffer la vapeur, par exemple sous forme de réchauffeurs et de surchauffeurs, au-dessus d'une chambre de combustion commune de dimensions adéquates sans que les chaudières ou dispositifs associés s'étendent au-delà des murs de la chambre de combustion, comme ce serait le cas si l'on employait deux chaudières de la construction ordinaire ne comportant pas de moyens permettant de placer les écono- miseurs etc..
à l'intérieur du contour des éléments princi- paux de la chaudière, un des buts de l'invention étant par conséquent d'établir un générateur de vapeur double de construction simple et compacte.
L'invention a en outre pour objet de perfec- tionner la disposition des tubes montants destinés aux surfaces d'évaporation installées dans le foyer.
D'autres caractéristiques de l'invention et les avantages qu'elle présente seront mis en évidence au cours de la description donnée ci-après en se référant aux dessins annexés dans lesquels
Fig. 1 est une coupe verticale d'une installation de production de vapeur comportant deux chaudières établies suivant le mode de réalisation préféré de l'invention.
Fig. 2 est une coupe verticale fragmentaire d'une autre disposition.
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Fig. 3 est une coupe verticale fragmentaire d'une troisième disposition.
Fig. 4 est une vue fragmentaire représentant une autre façon de disposer les tuyaux montants pour les murs tubulaires du foyer.
On se référera aux dessins et plus particulière- ment à la fig. 1. L'installation de production de vapeur représentée dans cette figure comprend en général une cham- bre de combustion A et deux chaudières B placées au-dessus de cette chambre. Un combustible tel que du charbon pulvé- risé peut être introduit dans la chambre de combustion de l'une quelconque des manières bien connues, par exemple à l'aide de brûleurs 4 disposés dans la partie inférieure de la chambre, aux angles de cette chambre.
La chambre de combustion A est de préférence munie de surfaces c'évaporation. Dans le présent exemple, on a représenté une rangée de tubes de chaudières verticaux 5 revêtant un des murs extrêmes 6 et une autre rangée de tubes de chaudière verticaux 7 revêtant le mur extrême opposé 8. Les murs latéraux 9 peuvent aussi être revêtus de tubes de chaudière. Les tubes de chaque rangée peuvent être reliés à leurs extrémités supérieures et intérieures à des collecteurs 10 et 11, respectivement.
Dans la partie inférieure de la chambre de combus- tion sont disposées des rangées de tubes inclinés 12 débouchant par leurs extrémités supérieures dans les collecteurs 11 et par leurs extrémités inférieures dans un collecteur ou petit corps cylindrique 13 placé au milieu de la partie inférieure de la chambre de combustion. Les tubes des rangées 12 sont espacés les uns des autres d'une distance suffisante pour permettre aux particules de cendres de tomber librement dans les cendriers 14 placés
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au-dessous, et l'on remarquera que les tubes d'une des rangées croisent ceux de l'autre rangée en un point situé au milieu de la distance qui sépare les murs extrêmes de la chambre et vont alors en se recourbant vers le bas pour être reliés au collecteur 13.
Des tuyaux descendants 15 vont des chambres à eau des corps transversaux supérieurs a des chaudières B au collecteur 13 dans le but de fournir de l'eau à ce collecteur. Des tuyaux montants 16 vont des collecteurs supérieurs 10 des parois aquatubulaires 5 et 7 à la chaudière, et la disposition préférée de ces tuyaux sera décrite plus loin.
Chaque chaudière B comprend un corps à eau et vapeur supérieur ou transversal a et une rangée de tubes de chaudière b qui sont coudés et s'étendent sensiblement horizontalement sur une partie de leur longueur, puis verti- calement sur le reste de leur longueur. Les extrémités des tubes du faisceau b débouchent dans des collecteurs c et d.
Dans le présent mode de réalisation, le collecteur inférieur c est composé d'une série de collecteurs élémen- taires disposés verticalement et prévus à raison dtun collecteur élémentaire pour chaque rangée verticale de tubes du faisceau b, ces divers collecteurs étant situés à une bonne distance au-dessous du niveau du corps transver- sal a; et le collecteur supérieur d est composé d'une série de collecteurs élémentaires analogues qui sont disposés horizontalement et situés à une bonne distance latérale du corps transversal â. La partie inférieure e du faisceau b s'incline un peu vers le haut à partir du collecteur c, et l'autre partie f s'élève verticalement de la partie e au collecteur supérieur d.
Une série de tubes descendants ± relient le
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collecteur c au corps a, et une série de tubes montants h et 1 relient le collecteur d au corps â, les tubes h servant principalement à transférer l'eau du collecteur d au corps a et les tubes 1 servant principalement à dis- tribuer de la vapeur à ce corps
Des revêtements muraux p-euvent être prévus en j et des revêtements de toiture en k.
Il ressort de ce qui précède que la disposition de la chaudière est telle qu'on obtient un espace très grand 160 qui est bordé à sa partie inférieure et à l'une de ses extrémités par le faisceau de tubes b et à sa partie supérieure et à l'autre extrémité par les tubes montants et descendants et leurs revêtements.
Dans l'espace 160 ainsi constitué, on place des dispositifs tels que des économiseurs et des réchauffeurs de vapeur et, dans l'installation particulière de fig. 1, on a placé dans cet espace un économiseur ou réchauffeur d'eau 17 et un réchauffeur de vapeur 18d
L'économiseur 17 comprend un corps à eau inférieur 19 et une série de rangées de tubes coudés 20 débouchant par leurs extrémités inférieures dans le corps 19 et par leurs extrémités supérieures dans l'espace à eau du corps à vapeur et à eau a de la chaudière. L'eau d'alimentation est introduite dans le corps 19 par un ou plusieurs tuyaux 21.
Le réchauffeur 18 peut être de l'une quelconque des constructions bien connues. Par exemple, il peut com- porter des éléments de chauffage verticaux et des collec- teurs extérieurs.
Un surchauffeur 22 peut être disposé dans la chaudière de façon que ses éléments soient situés entre les tubes du faisceau de convection b et dans la partie.
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verticale de ce faisceau. Les éléments du surchauffeur peuvent s'étendre à angle droit par rapport aux tubes du faisceau avec les collecteurs situés à l'extérieur des murs latéraux de l'installation comme indiqué dans la fig.l, ou bien les éléments peuvent s'étendre parallèlement aux tu- bes du faisceau avec les collecteurs situés au-dessus du toit ou voûte de l'installation comme indiqué en 22a dans la fig. 3.
On se propose de placer une chicane 23 sur la rangée supérieure de tubes du faisceau de convection, ctest- à-dire sur la rangée tournée vers l'espace 160, ce qui assu- rerait un rétrécissement graduel du passage offert aux gaz et augmenterait ainsi l'efficacité de la surface de convec- tion. Dans certains cas, il peut être désirable de disposer la chicane de façon à assurer plusieurs passages des gaz à travers la surface de convection, et dans d'autres cas il peut être désirable de supprimer entièrement la chicane.
D'autres chicanes peuvent être prévues dans l'installation, cornme par exemple les chicanes transversales 24, 25 et 26, la chicane verticale 27 montée sur les tubes de l'économi- seur et la chicane ou écran 28 disposé autour du corps 19 de l'économiseur.
Dans un générateur de vapeur double tel que celui représenté dans la fig. l, les deux chauclières occupent des positions telles que les parties verticales f des faisceaux de convection sont juxtaposées. Par conséquent, les parties inclinées inférieures des faisceaux et les chicanes 23 forment des parties arquées servant de voûte à la chambre de combustion, et les parties verticales des chicanes 23 constituent un conduit rétréci central 29 par lequel s'échappent les gaz de la chambre de combustion et dans
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lequel sont disposées les parties verticales des faisceaux b.
Les produits de combustion montent à l'intérieur du conduit 29 et arrivent dans les espaces 160 dont ils s'échappent par les tubulures 30, après avoir décrit un chemin tortueux à travers lesdits espaces en raison des chicanes qu'ils renferment.
Il ressort de ce qui précède qu'on obtient une disposition permettant de diminuer considérablement la dimension totale de la chaudière d'une extrémité à l'autre ainsi que sa hauteur par rapport aux dimensions normales tout en obtenant d'amples surfaces de convection, des réchauf- feurs de vapeur et des économiseurs dans la chaudière, ceci étant rendu possible par la disposition perfectionnée de la présente chaudière munie de dispositifs réchauffeurs de vapeur et économiseurs logés à l'intérieur même du faisceau tubulaire principal de la chaudière. La construction ramas- sée de la chaudière permet d'installer une chaudière de grande puissance au-dessus d'une chambre de combustion sans disposer une partie de la chaudière en porte-à-faux par rapport à la chambre de combustion.
En outre, le fait de disposer le réchauffeur de vapeur et l'économiseur à l'intérieur du faisceau tubulaire de la chaudière permet de protéger ces dispositifs contre les tempé- ratures élevées. Ceci est particulièrement avantageux en ce qui concerne l'économiseur, dont le corps inférieur 19 est parfaitement protégé, non seulement par les chi- canes 23 et 27, mais aussi par le faisceau de convection b.
Le réchauffeur de vapeur et l'économiseur abais- sent la température des gaz de combustion à des valeurs admissibles à la sortie de la chaudière ;, et,, dans cette action,,
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absorbent utilement la chaleur. On peut diminuer encore la température des gaz en plaçant un réchauffeur d'air dans le carneau .ou dans la cheminée de l'installation.
Cette disposition facilite l'enlèvement et le remplacement des tubes, étant donné que ces opérations peuvent se faire de l'intérieur, et il est par conséquent inutile de prévoir de grands espaces aux extrémités de l'installation comme il le faudrait si les tubes devaient être démontés à travers les collecteurs.
On a représenté les collecteurs c et d disposés respectivement dans le plan axial vertical et le plan axial horizontal du corps supérieur a , mais il va de soi qu'ils pourraient être placés d'un coté ou de l'autre de ces plans, suivant qu'il est désirable. De même , ces deux collecteurs, au lieu d'être respectivement vertical et horizontal, peuvent être inclinés et, si on le désire, la partie ver- ticale du faisceau de tubes b peut être inclinée.
La grandeur et la disposition de la surface de convection peuvent ainsi être modifiées et adaptées à tous besoins particuliers; En outre, on peut faire varier la température des gaz péné- trant dans l'espace 160 pour l'adapter à des conditions spéciales en variant le nombre de tubes coudés dans le faisceau et en changeant l'emplacement des collec- teurs pour donner aux tubes la longueur qui convient le mieux pour les conditions à satisfaire*
En ce qui concerne les tuyaux montants 16. on a représenté dans la fig. 1 une disposition préférée de ces tuyaux comprenant une rangée de tubes coudés espacés dont une partie 31 est située dans la partie supérieure de la chambre de combustion et placée à un certain écar- tement au-dessous de la partie e du faisceau de tubes b.
Cette partie 31 va en s'inclinant vers le haut des collec- teurs 10 à la partie centrale supérieure de la chambre,
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point auquel ils sont coudés et s'élèvent verticalement en formant un groupe avec les tubes de la partie verticale f du faisceau de tubes de convection. Les tubes 16 débou- chent de préférence dans l'espace à vapeur des corps a par des tuyaux 32 auxquels ils sont reliés. Dans le cas présent, les tubes 16 traversent le collecteur supérieur d pour être reliés aux tuyaux 320
Dans la fig. 4, on a représenté une variante dans laquelle les tubes montants 16 débouchent à leurs extremités supérieures dans un collecteur commun 16a.
Une série de tuyaux 16b relient le collecteur 16a aux corps supérieurs a, les points auxquels ils débouchent dans les corps étant situés au-dessus du niveau de l'eau dans ces corps, de sorte que les murs tubulaires du foyer distri- buent le fluide dans l'espace à vapeur des corps.
Dans la variante de figo 2, un surchauffeur 33 et un réchauffeur 34 sont logés dans l'espace 160 et un économiseur 35 et un réchauffeur d'air 36 sont logés dans le carneau 37 allant à la cheminée. Des chicanes convena- bles sont prévues pour régler l'écoulement des gaz de la chambre de combustion à la tubulure d'échappement 30.
Il est préférable de disposer la chaudière de façon qu'il existe entre les parties f des faisceaux, com- me représenté, un espace qui, entre autres, permet à une partie des gaz de combustion de lécher les éléments du surchauffeur à une température qui est plus élevée que ce serait autrement le cas.
L'installation peut être considérée comme une installation de chaudière double comprenant deux chaudières à passage simple juxtaposées avec une $)ortie commune, les gaz passant ensuite transversalement à travers la partie
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supérieure des tubes des chaudières. En d'autres termes, bien que les faisceaux de tubes de chaudière b de chaque unité de chaudière comportent une partie sensiblement horizontale et une partie verticale, la disposition est telle que les gaz passent sur ces faisceaux en un seul passage avec les orifices de sortie des gaz situés aux parties latérales supérieures des parties verticales du faisceau. Après avoir passé par-dessus les tubes des faisceaux b, les gaz ren- contrent d'abord les dispositifs réchauffeurs, puis les économiseurs.
La disposition assure aussi une diminution constan- te de la section de passage des gaz à travers la chaudière proprement dite en même temps que le volume des gaz diminue par suite de l'effet de refroidissement des surfaces de la chaudière.
On a décrit une installation comportant deux chaudières, mais il est bien entendu qu'un grand nombre d'avantages peuvent être obtenus lorsque la chaudière sui- vant l'invention est appliquée dans une installation à une seule chaudière.
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"PERFECTED STEAM GENERATOR"
This invention relates to installations for the production of steam and particularly relates to an improved boiler, the parts of which are constructed and arranged in a manner which is especially advantageous and suitable for constituting a plant for the production of steam of great efficiency, great power and power. relatively small dimensions.
One of the aims of the invention is to establish a compact boiler comprising a steam and water body and a bundle of boiler tubes arranged in such a way.
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Provide ample space to accommodate items such as economizers and steam heaters within the contour of the main boiler components.
Another object of the invention is to create a double steam generator comprising two boilers of the above type arranged above a common combustion chamber. The boiler according to the invention makes it possible to have two boilers fitted with economizers and apparatus for heating the steam, for example in the form of heaters and superheaters, above a common combustion chamber of adequate dimensions without the boilers or associated devices extend beyond the walls of the combustion chamber, as would be the case if two boilers of ordinary construction were used without having means for placing the economizers etc.
within the contour of the main elements of the boiler, one of the objects of the invention therefore being to provide a double steam generator of simple and compact construction.
A further object of the invention is to improve the arrangement of the riser tubes for the evaporation surfaces installed in the furnace.
Other characteristics of the invention and the advantages it presents will be demonstrated in the course of the description given below with reference to the accompanying drawings in which
Fig. 1 is a vertical section of a steam production installation comprising two boilers established according to the preferred embodiment of the invention.
Fig. 2 is a fragmentary vertical section of another arrangement.
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Fig. 3 is a fragmentary vertical section of a third arrangement.
Fig. 4 is a fragmentary view showing another way of arranging the riser pipes for the tubular walls of the fireplace.
Reference will be made to the drawings and more particularly to FIG. 1. The steam production installation shown in this figure generally comprises a combustion chamber A and two boilers B placed above this chamber. A fuel such as pulverized coal can be introduced into the combustion chamber in any of the well known ways, for example by means of burners 4 arranged in the lower part of the chamber, at the corners of this chamber. .
The combustion chamber A is preferably provided with evaporation surfaces. In the present example, there is shown a row of vertical boiler tubes 5 covering one of the end walls 6 and another row of vertical boiler tubes 7 covering the opposite end wall 8. The side walls 9 can also be lined with carbon tubes. boiler. The tubes of each row can be connected at their upper and inner ends to manifolds 10 and 11, respectively.
In the lower part of the combustion chamber are arranged rows of inclined tubes 12 opening at their upper ends into the collectors 11 and by their lower ends into a collector or small cylindrical body 13 placed in the middle of the lower part of the chamber. combustion chamber. The tubes in rows 12 are spaced apart a sufficient distance from each other to allow the ash particles to fall freely into the ashtrays 14 placed
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below, and it will be noted that the tubes of one of the rows cross those of the other row at a point situated in the middle of the distance which separates the extreme walls of the chamber and then curl downwards to be connected to the collector 13.
Down pipes 15 run from the water chambers of the upper transverse bodies a of the boilers B to the manifold 13 for the purpose of supplying water to this manifold. Upright pipes 16 run from the upper manifolds 10 of the aquatube walls 5 and 7 to the boiler, and the preferred arrangement of these pipes will be described later.
Each boiler B comprises an upper or transverse water and steam body a and a row of boiler tubes b which are bent and extend substantially horizontally over part of their length and then vertically over the remainder of their length. The ends of the tubes of the bundle b open into collectors c and d.
In the present embodiment, the lower collector c is composed of a series of elementary collectors arranged vertically and provided at the rate of one elementary collector for each vertical row of tubes of the bundle b, these various collectors being located at a good distance. below the level of the transverse body a; and the upper collector d is made up of a series of similar elementary collectors which are arranged horizontally and located at a good lateral distance from the transverse body â. The lower part e of the beam b slopes a little upwards from the collector c, and the other part f rises vertically from the part e to the upper collector d.
A series of descending tubes ± connect the
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manifold c to body a, and a series of riser tubes h and 1 connect manifold d to body â, the tubes h serving primarily to transfer water from manifold d to body a and tubes 1 serving primarily to dispense steam to this body
Wall coverings can be provided in j and roof coverings in k.
It emerges from the above that the arrangement of the boiler is such that a very large space 160 is obtained which is bordered at its lower part and at one of its ends by the bundle of tubes b and at its upper part and at the other end by the rising and falling tubes and their coatings.
In the space 160 thus formed, devices such as economizers and steam heaters are placed and, in the particular installation of FIG. 1, a water saver or heater 17 and a steam heater 18d were placed in this space.
The economizer 17 comprises a lower water body 19 and a series of rows of elbow tubes 20 opening out at their lower ends into the body 19 and at their upper ends into the water space of the steam body and water has the boiler. The feed water is introduced into the body 19 through one or more pipes 21.
Heater 18 can be of any of the well known constructions. For example, it can include vertical heating elements and exterior collectors.
A superheater 22 can be arranged in the boiler so that its elements are located between the tubes of the convection bundle b and in the part.
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vertical of this beam. The superheater elements can extend at right angles to the bundle tubes with the collectors located outside the side walls of the installation as shown in fig. 1, or the elements can extend parallel to the tubes. tubes of the beam with the collectors located above the roof or vault of the installation as indicated at 22a in fig. 3.
It is proposed to place a baffle 23 on the upper row of tubes of the convection bundle, that is to say on the row facing towards the space 160, which would ensure a gradual narrowing of the passage offered to the gases and thus increase the efficiency of the convection surface. In some cases it may be desirable to arrange the baffle so as to provide several passages of the gases through the convection surface, and in other cases it may be desirable to eliminate the baffle entirely.
Other baffles can be provided in the installation, such as for example the transverse baffles 24, 25 and 26, the vertical baffle 27 mounted on the tubes of the economiser and the baffle or screen 28 arranged around the body 19 of the economizer. the economizer.
In a double steam generator such as that shown in fig. l, the two heaters occupy positions such that the vertical parts f of the convection beams are juxtaposed. Consequently, the lower inclined parts of the beams and the baffles 23 form arched parts serving as an arch for the combustion chamber, and the vertical parts of the baffles 23 constitute a central narrowed duct 29 through which the gases escape from the combustion chamber. combustion and in
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which are arranged the vertical parts of the beams b.
The combustion products rise inside the duct 29 and arrive in the spaces 160 from which they escape through the pipes 30, after having described a tortuous path through said spaces due to the baffles they contain.
It emerges from the foregoing that an arrangement is obtained which makes it possible to considerably reduce the total dimension of the boiler from one end to the other as well as its height compared to the normal dimensions while obtaining large convection surfaces, Steam heaters and economizers in the boiler, this being made possible by the improved arrangement of the present boiler provided with steam heaters and economizers housed within the main tube bundle of the boiler. The compact construction of the boiler makes it possible to install a high output boiler above a combustion chamber without having part of the boiler cantilevered with respect to the combustion chamber.
In addition, the fact that the steam heater and the economizer are placed inside the tube bundle of the boiler makes it possible to protect these devices against high temperatures. This is particularly advantageous with regard to the economizer, the lower body 19 of which is perfectly protected, not only by the baffles 23 and 27, but also by the convection bundle b.
The steam heater and the economizer reduce the temperature of the combustion gases to permissible values at the outlet of the boiler;, and ,, in this action ,,
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usefully absorb heat. The temperature of the gases can be further reduced by placing an air heater in the flue or in the chimney of the installation.
This arrangement facilitates the removal and replacement of the tubes, since these operations can be carried out from the inside, and it is therefore unnecessary to provide large spaces at the ends of the installation as would be necessary if the tubes were to be be dismantled through the collectors.
The collectors c and d have been shown respectively arranged in the vertical axial plane and the horizontal axial plane of the upper body a, but it goes without saying that they could be placed on one side or the other of these planes, according to that it is desirable. Likewise, these two collectors, instead of being vertical and horizontal respectively, can be inclined and, if desired, the vertical part of the tube bundle b can be inclined.
The size and arrangement of the convection surface can thus be modified and adapted to any particular needs; In addition, the temperature of the gases entering space 160 can be varied to suit special conditions by varying the number of bent tubes in the bundle and by changing the location of the manifolds to give the tubes. tubes the length that best suits the conditions to be met *
As regards the upright pipes 16., FIG. 1 a preferred arrangement of such pipes comprising a row of spaced bent tubes, part 31 of which is located in the upper part of the combustion chamber and placed at a certain spacing below part e of the bundle of tubes b.
This part 31 slopes upwards from the collectors 10 at the upper central part of the chamber,
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point at which they are bent and rise vertically forming a group with the tubes of the vertical part f of the convection tube bundle. The tubes 16 preferably open into the vapor space of the bodies a through pipes 32 to which they are connected. In this case, the tubes 16 pass through the upper manifold d to be connected to the pipes 320
In fig. 4, a variant has been shown in which the upright tubes 16 open at their upper ends into a common manifold 16a.
A series of pipes 16b connect the manifold 16a to the upper bodies a, the points at which they open out in the bodies being situated above the level of the water in these bodies, so that the tubular walls of the hearth distribute the fluid. in the vapor space of bodies.
In the variant of figo 2, a superheater 33 and a heater 34 are housed in the space 160 and an economizer 35 and an air heater 36 are housed in the flue 37 going to the chimney. Suitable baffles are provided to regulate the flow of gases from the combustion chamber to the exhaust manifold 30.
It is preferable to arrange the boiler so that there exists between the parts f of the bundles, as shown, a space which, among other things, allows a part of the combustion gases to lick the elements of the superheater at a temperature which. is higher than it would otherwise be.
The installation can be considered as a double boiler installation comprising two juxtaposed single-pass boilers with a common nettle, the gases then passing transversely through the part.
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top of the boiler tubes. In other words, although the bundles of boiler tubes b of each boiler unit have a substantially horizontal part and a vertical part, the arrangement is such that the gases pass over these bundles in a single pass with the outlet ports. gases located at the upper side parts of the vertical parts of the beam. After having passed over the tubes of bundles b, the gases first meet the heating devices, then the economizers.
The arrangement also ensures a constant reduction in the cross section of the passage of the gases through the boiler proper at the same time as the volume of the gases decreases as a result of the cooling effect of the surfaces of the boiler.
An installation comprising two boilers has been described, but it will of course be understood that a large number of advantages can be obtained when the boiler according to the invention is applied in an installation with only one boiler.