FR2458780A1 - Tubular air preheater for boiler or furnace - has by=pass passages formed between pipe bundles in individual flues - Google Patents

Abstract

The tubular air pre-heater is for boilers and furnaces, having pipe bundles in the flues with air distribution and collector boxes and air bypass passages. The bypass passages (8) are formed between the pipe bundles (1, 2) in the individual flues, and connect the collector (4, 5) and distribution (6, 7) boxes together. The bundles can be assembled from individual sections with lateral cladding forming the bypass passage walls. The inlets and outlets of the latter are formed in the collector and distribution boxes of successive flues.

Description

La présente invention concerne les techniques d'échange de chaleur et la fabrication des générateurs de vapeur, et a notamment pour objet un réchauffeur d'air tubulaire pour les générateurs de vapeur, les fours et d'autres installations similaires. The present invention relates to heat exchange techniques and the manufacture of steam generators, and in particular relates to a tubular air heater for steam generators, ovens and other similar installations.

On emploie, dans les réchauffeurs d'air tubulaires connus, le courant croisé de l'air et des fumées, qui, étant donné le petit nombre de chemin, utilise le gradient thermique d'une manière insuffisante. En conséquence, ces réchauffeurs d'air nécessitent une quantité notable de métal pour leur fabrication et sont très encombrants. In the known tubular air heaters, the cross flow of air and smoke is used, which, given the small number of paths, uses the thermal gradient insufficiently. Consequently, these air heaters require a significant amount of metal for their manufacture and are very bulky.

On connâit un procédé d'augmentation du gradient thermique des réchauffeurs d'air à courant croisé, selon lequel on fait appel à un courant croisé en Z, l'air étant introduit dans chaque chemin d'un même côté, c'est-à-dire dans une même direction. Dans ce cas, la surface de chauffe nécessaire se trouve notablement réduite, mais la conception des conduites d'air devient plus compliquée, leur poids et la résistance aérodynamique s'accroissent. There is a known method of increasing the thermal gradient of cross-flow air heaters, according to which a Z-cross current is used, the air being introduced into each path on the same side, that is to say -to say in the same direction. In this case, the required heating surface is considerably reduced, but the design of the air ducts becomes more complicated, their weight and the aerodynamic resistance increase.

Le but de la présente invention consiste à éliminer les inconvénients mentionnés du réchauffeur d'air à courant croisé en Z et de mettre au point un nouveau réchauffeur d'air tubulaire perfectionné. The object of the present invention is to eliminate the mentioned drawbacks of the Z cross-flow air heater and to develop a new and improved tubular air heater.

On s'est proposé pour cela de changer la disposition réciproque des conduites d'air et des faisceaux tubulaires du réchauffeur d'air, afin de réduire le poids et l'encombrement du réchauffeur d'air, tout en diminuant la résistance aérodynamique selon l'air. It has been proposed for this to change the reciprocal arrangement of the air ducts and the tubular bundles of the air heater, in order to reduce the weight and size of the air heater, while reducing the aerodynamic resistance according to the 'air.

Ce problème est résolu gracie à un réchauffeur d'air tubulaire, notamment pour les générateurs de vapeur et les fours, du type comportant des faisceaux tubulaires incorporés dans des conduits de fumée, aux côtés opposés desquels sont adjacents, dans chaque chemin, des conduites de distribution et d'admission d'air placées en série l'une au-dessus de l'autre, et des conduites de dérivation ou "by-pass" pour l'amenée de l'air dans chacun des chemins par la méthode du courant croisé par rapport aux fumées dans une même direction. This problem is solved thanks to a tubular air heater, in particular for steam generators and ovens, of the type comprising tubular bundles incorporated in smoke ducts, at opposite sides of which are adjacent, in each path, ducts of distribution and air intake placed in series one above the other, and bypass pipes or "by-pass" for the supply of air in each of the paths by the current method crossed with smoke in the same direction.

Ce réchauffeur d'air se distingue par le fait que ses conduites de dérivation sont placées dans les espacements entre les faisceaux tubulaires de chacun des chemins et relient entre elles lesdites conduites d'admission et de distribution. This air heater is distinguished by the fact that its bypass pipes are placed in the spaces between the tubular bundles of each of the paths and connect said intake and distribution pipes together.

Cette solution technique permet de réduire l'encombrement du réchauffeur d'air et le poids de ses conduites d'air, ainsi que de diminuer la résistance aérodynamique selon l'air. This technical solution makes it possible to reduce the size of the air heater and the weight of its air ducts, as well as to reduce the aerodynamic resistance depending on the air.

Suivant une variante de réalisation de la présente invention, le réchauffeur d'air tubulaire est caractérisé en ce que les faisceaux tubulaires sont réunis sous forme des sections distinctes munies de protecteurs latéraux servant de parois pour lesdites conduites de dérivation, dont les orifices d'entrée et de sortie débouchent dans les conduites d'admission et de distribution des parcours disposés en série. According to an alternative embodiment of the present invention, the tubular air heater is characterized in that the tubular bundles are joined in the form of separate sections provided with lateral protectors serving as walls for said bypass pipes, including the inlet orifices and outlet open into the intake and distribution lines of the routes arranged in series.

Cette solution technique permet de diminuer encore davantage la quantité de métal nécessaire à la fabrication des conduites d'air et de simplifier leur construction. This technical solution makes it possible to further reduce the quantity of metal necessary for the manufacture of air ducts and to simplify their construction.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparattront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références au dessin unique non limitatif annexé dans lequel
- la figure 1 montre, à titre d'exemple, un réchauffeur d'air à deux chemins, en projection verticale
- la figure 2 représente une vue en coupe horizontale 11-11 suivant le premier chemin du réchauffeur d'air de la figure 1
- la figure 3 est une vue en coupe horizontale III-III suivant le deuxième chemin du réchauffeur d'air de la figure 1
- la figure 4 représente une vue en coupe verticale IV-IV suivant les faisceaux tubulaires du réchauffeur d'air de la figure 1.The invention will be better understood and other objects, details and advantages thereof will appear better in the light of the explanatory description which follows of an embodiment given solely by way of nonlimiting example with references to the drawing single nonlimiting annexed in which
- Figure 1 shows, by way of example, a two-way air heater, in vertical projection
- Figure 2 shows a horizontal section view 11-11 along the first path of the air heater of Figure 1
- Figure 3 is a horizontal sectional view III-III along the second path of the air heater of Figure 1
- Figure 4 shows a vertical sectional view IV-IV along the tubular bundles of the air heater of Figure 1.

Comme indiqué, la figure 1 représente un réchauffeur d'air à deux chemins, en projection verticale. I1 comporte des faisceaux tubulaires 1, 2 du premier et du deuxième chemin, incorporés dans des conduits de fumée 3. As indicated, FIG. 1 represents an air heater with two paths, in vertical projection. I1 comprises tubular bundles 1, 2 of the first and of the second path, incorporated in smoke ducts 3.

Dans les deux chemins, des conduites d'admission 4, 5 et des conduites de distribution 6, 7 sont adjacentes aux côtés opposés des faisceaux tubulaires.In both paths, intake pipes 4, 5 and distribution pipes 6, 7 are adjacent to the opposite sides of the tubular bundles.

Comme on le voit sur la figure 1, ces conduites d'admission et de distribution sont placées en série l'une au-dessus de l'autre. Des conduites dérivation ou "by-pass" 8 relient entre elles la conduite d'admission 4 du premier chemin et la conduite de distribution 7 du deuxième chemin. Le mouvement de l'air suivant le courant en Z est montré sur la figure 1 en pointillés.As seen in Figure 1, these intake and distribution lines are placed in series one above the other. Bypass or "by-pass" pipes 8 connect the intake pipe 4 of the first route and the distribution pipe 7 of the second route. The movement of air according to the current at Z is shown in Figure 1 in dotted lines.

Sur la figure 2, en coupe horizontale II-II suivant le premier chemin du réchauffeur d'air montré sur la figure 1, on voit une conduite de distribution 9 et une conduite d'admission 10 adjacentes aux faisceaux tubulaires, qui peuvent être assemblés en sections distinctes 11. Dans les espacements entre les faisceaux tubulaires sont placées des conduites de dérivation 12. Ces dernières sont reliées par le9orifices d'entrée 13 à la conduite d'admission 10. Les protecteurs latéraux 14 des sections Il entre lesquelles sont placées les conduites de dérivation servent de parois pour ces dernières. Une telle disposition des faisceaux tubulaires, des conduites d'air et des conduites de dérivation est, d'une part, très ramassée et assure, d'autre part, une faible résistance aérodynamique. In FIG. 2, in horizontal section II-II along the first path of the air heater shown in FIG. 1, there is seen a distribution pipe 9 and an intake pipe 10 adjacent to the tubular bundles, which can be assembled in separate sections 11. In the spaces between the tubular bundles are placed bypass pipes 12. These are connected by the inlet ports 13 to the inlet pipe 10. The side protectors 14 of the sections II between which the pipes are placed bypass serve as walls for the latter. Such an arrangement of tubular bundles, air lines and bypass lines is, on the one hand, very collected and ensures, on the other hand, low aerodynamic resistance.

L'emploi des protecteurs de sections pour les conduites d'air diminue la consommation de métal pour leur fabrication.The use of section protectors for air ducts reduces the consumption of metal for their manufacture.

La figure 2 montre aussi, par des flèches, le mouvement de l'air de la conduite de distribution 9 aux faisceaux tubulaires 11, et de eeux-ci à la conduite d'admission 10, d'où l'air arrive, par les conduites de dérivation 12, au deuxième chemin. Figure 2 also shows, by arrows, the movement of air from the distribution pipe 9 to the tubular bundles 11, and from them to the intake pipe 10, from which the air arrives, through the bypass lines 12, second path.

La coupe horizontale III-III suivant le deuxième chemin du réchauffeur d'air de la figure 1, représentée sur la figure 3, est analogue à la coupe suivant le premier parcours. Ici, les conduites de dérivation 15 sont reliées par leurs orifices de sortie 16 à la conduite de distribution 17 adjacente aux sections 18 des faisceaux tubulaires. Une conduite d'admission 19 est adjacente au côté opposé des faisceaux tubulaires. The horizontal section III-III along the second path of the air heater of Figure 1, shown in Figure 3, is similar to the section along the first route. Here, the bypass pipes 15 are connected by their outlet orifices 16 to the distribution pipe 17 adjacent to the sections 18 of the tubular bundles. An intake pipe 19 is adjacent to the opposite side of the tubular bundles.

La figure 3 montre par des flèches le mouvement de l'air des conduites de dérivation 15 à la conduite de distribution 17 et ensuite aux sections 18, d'où l'air est dirigé vers la conduite d'admission 19. FIG. 3 shows by arrows the movement of air from the bypass pipes 15 to the distribution pipe 17 and then to the sections 18, from where the air is directed towards the intake pipe 19.

Enfin, sur la figure 4, on peut voir une coupe vertieale suivant IV-IV de la figure 1, où sont montrées les conduites de fumée 20 dans lesquelles sont incorporés des faisceaux tubulaires 21. On y voit clairement les conduites de dérivation 22. Finally, in FIG. 4, a vertical section can be seen along IV-IV of FIG. 1, where the smoke pipes 20 are shown in which are incorporated tubular bundles 21. The bypass pipes 22 are clearly seen there.

Le réchauffeur d'air fonctionne de la manière suivante. The air heater works as follows.

Les faisceaux tubulaires 1 et 2 des deux chemins sont chauffés par les fumées traversant les conduits de fumée 3. L'air chaud est introduit dans la conduite de distribution 6 du premier chemin, d'où il parvient aux sections des faisceaux tubulaires 1. L'air réchauffé dans les faisceaux 1 débouche dans la conduite d'admission 4 du premier chemin. De là, il monte dans le deuxième chemin à travers les conduites de dérivation 8, dont les orifices d'entrée sont reliés à la conduite d'admission 4 (voir aussi les chiffres de repère 12, 13 sur la figure 2). Par les orifices de sortie des conduites de dérivation (voir aussi les chiffres de repère 15, 16 sur la figure 3), l'air pénètre dans la conduite de distribution 7 du deuxième chemin.En sortant de cette dernière, il passe par les faisceaux tubulaires 2 du deuxième chemin, où il est chauffé définitivement jusqu'à la norme. The tubular bundles 1 and 2 of the two paths are heated by the fumes passing through the smoke conduits 3. The hot air is introduced into the distribution conduit 6 of the first path, from which it reaches the sections of the tubular bundles 1. L air heated in the bundles 1 opens into the intake pipe 4 of the first path. From there, it rises in the second path through the bypass pipes 8, the inlet ports of which are connected to the intake pipe 4 (see also the reference numerals 12, 13 in FIG. 2). Through the outlet openings of the bypass lines (see also reference numerals 15, 16 in Figure 3), air enters the distribution line 7 of the second path. Leaving the latter, it passes through the bundles tubular 2 of the second path, where it is permanently heated to standard.

Il faut prendre en considération que ltair arrive dans les faisceaux tubulaires du deuxième chemin du même côté que dans les faisceaux tubulaires du premier chemin, de sorte que, dans les faisceaux tubulaires des deux chemins, l'air se déplace dans une même direction, ce qui assure une haute efficacité du courant croisé en Z.It must be taken into account that the air arrives in the tube bundles of the second path on the same side as in the tube bundles of the first path, so that, in the tube bundles of the two paths, the air moves in the same direction, this which ensures high efficiency of the Z cross current.

Des faisceaux tubulaires 2 du deuxième chemin, l'air débouche dans la conduite d'admission 5, d'où il est évacué au foyer de générateurs de vapeur, au four ou à des installations similaires. From the tubular bundles 2 of the second path, the air opens into the intake pipe 5, from where it is discharged to the hearth of steam generators, to the furnace or to similar installations.

Dans le cas d'un réchauffeur d'air par exemple à trois chemins, sa conception et son fonctionnement ne diffèrent pas de ceux décrits, car le troisième chemin répète le chemin précédent. In the case of an air heater for example with three paths, its design and operation do not differ from those described, since the third path repeats the previous path.

Bien entendu, l'invention n1 est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Of course, the invention n1 is in no way limited to the embodiment described and shown which has been given only by way of example.

En partieulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. In particular, it includes all the means constituting technical equivalents of the means described as well as their combinations, if these are carried out according to the spirit and implemented in the context of the claims which follow.

Claims (2)

REVENDICATIONS 1. Réehauffeur d'air tubulaire notamment pour les générateurs de vapeur et les fours, du type comportant des faisceaux tubulaires incorporés dans des conduits de fumée, aux côtés opposés desquels sont adjacents, dans chaque chemin, des conduites de distribution et d'admission d'air placées en série l'une au-dessus de l'autre, et des conduites de dérivation pour l'amenée de l'air dans chacun desdits chemins par le procédé du courant croisé par rapport aux fumées dans une même direction, caractérisé en ce que lesdites conduites de dérivation sont placées dans les intervalles entre les faisceaux tubulaires de chaque chemin et relient entre elles lesdites conduites d'admission et de distribution. 1. Tubular air heater, in particular for steam generators and ovens, of the type comprising tubular bundles incorporated in smoke ducts, opposite sides of which are adjacent, in each path, distribution and intake ducts d 'air placed in series one above the other, and bypass lines for the supply of air in each of said paths by the process of the cross current with respect to the fumes in the same direction, characterized in that said bypass pipes are placed in the intervals between the tubular bundles of each path and interconnect said intake and distribution pipes. 2. Réchauffeur d'air tubulaire conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les faisceaux tubulaires sont assemblés en sections distinctes munies de protecteurs latéraux servant de parois auxdites conduites de dérivation, dont les orifices d'entrée et de sortie sont reliés, respectivement, aux conduites d'admission et de distribution des chemins disposés en série.  2. Tubular air heater according to claim 1, characterized in that the tubular bundles are assembled in separate sections provided with lateral protectors serving as walls for said bypass pipes, the inlet and outlet ports of which are connected, respectively , to the intake and distribution lines of the paths arranged in series.