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Procédé et dispositif pour enflammer les gaz incomplètement brûlés et de distillation dans les foyers.
La présente invention concerne les foyers et avant- foyers brûlant des combustibles solides tels que le charbon, la lignite, etc..
Elle est relative plus spécialement aux foyers et avant-foyers vent soufflé ou aspiration forcée qui doivent fonctionner fréquemment à allure forcée dégageant une gran- de température mais qui, . d'autres moments, fonctionnant d'une manière ralentie, comme c'est la cas par exemple poup les foyers et avant-foyers utilisés pour le chauffage domesti- que, les chaudières de chauffage central, etc.
Il est connu que la plupart des foyers 1 vent soufflé fonctionnent à certains moments comme gazogènes en produi- sant des gaz combustibles ou incomplètement brûlés qui ne brûlent pas dans le foyer mais sont évacués par la cheminée.
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Ces gaz non brûlés sont surtout produits lorsque la combustion est ranimée après que le foyer à fonctionné au ralenti pendant un temps plus ou moins long.
Spécialement dans les foyers à vent soufflé, ce phénomène se produit avec intensité lorsque le ventilateur qui alimen¯ te le foyer en air primaire est remis en marche après avoir été arrêté pendant un certain temps pour permettre au foyer de fonctionner d'une manière ralentie par tirage naturel par exemple.
Lorsque la combustion est ranimée, le feu qui couvait à la partie inférieure du combustible s'étend de plus en plus dans la masse de celui-ci et le combustible qui se trouve au- dessus du feu, distille les gaz qui remplissent l'espace libre du foyer et s'évacuent par la cheminée.
Après un certain temps, le feu atteint la surface du com.. bustible et les gaz distillés et non complètement brûlés, en contact aec le charbon qui devient incandescent à la surface du combustible, prennent feu en produisant une déflagration qui peut avoir parfois de graves conséquences.
On a déjà tenté de remédier à cet inconvénient. C'est ainsi notamment qu'on a préconisé de donner à la couche de combustible dans le foyer une faible épaisseur, de telle sor- te que, même lorsque le ventilateur est arrêté, un certain appel d'air ait lieu par tirage naturel, appel d'air suffisant à maintenir en incandescence au moins une partie de la sur face du combustible. Ce moyen présente l'inconvenient de né- cessiter, pour produire une puissance calorifique déterminée, une très grande surface de foyer. Ces foyers sont donc, par conséquent, encombrants et coûteux. De plus, le fait que l'on donne au combustible une faible épaisseur, ne permet pas au foyer une longue marche sans décrassage, l'épaisseur des mâchefers produits devenant rapidement telle que la couche de combustible frais devient insuffisante.
On a préconisé également de disposer sur le tuyau d'ame-
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née de l'air soufflé, un clapet automatique s'ouvrant . l'arrêt du ventilateur et se fermant à sa remise an marche, ce clapet faisant communiquer le conduit d'amenée d'air soufflé avec l'extérieur.
L'établissement d'un clapet de ce genre a pour but de permettre au foyer d'être alimenté en air, lors de l'arrêt du ventilateur. Ce moyen est également peu efficace, étant donné que l'air peut toujours passer à travers le ventila- teur. Ce dernier étant, en général, dispose proximite du foyer, la diminution des pertes de charge que procura le clapet est, en fait, minime. En outre, ce dispositif exige, pour être opérant, une couche de combustible relativement faible.
On a préconisé encore, pour éviter les explosions, de brancher en parallèle avec les thermostats qui commandent la marche du foyer, un thermostat supplémentaire dit "d'en- tretien du feu". Ce thermostat supplémentaire a pour but de mettre le ventilateur en marche de temps en temps des intervalles assez rapprochés même lorsque les thermostats de réglage ont coupé le circuit électrique de commande, De cette façon, le feu dans le foyer ne peut pas descendre en- dessous d'une certaine intensité de marche. Ce dispositif nécessite une consommation supplémentaire de courant élec- trique et diminue l'automaticité de l'installation.
De plus, la sécurité qu'il doit donner est loin d'être absolue,
Enfin, on a essayé déjà de provoquer l'inflammation des gaz de distillation par la création d'une étincelle électri- que ou l'emploi d'une petite veilleuse à gaz, semblable à celle d'un chauffe-bain par exemple, Ces moyens n'ont donné aucun résultat par suite de la trop grande concentration de la source incandescente.
La présente invention a pour but de remédier à ces in- convénients et de procurer des moyens destinés . brûler les gaz de distillation qui se produisent dans un foyer ou un
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avant-foyer, des qu'ils prennent naissance.
Dans ce but, le procédé, objet de l'invention, est ca- ractérisé par la création, a proximité immédiate de la surfa- ce d'un combustible contenu dans un foyer ou un avant-foyer, d'un foyer auxiliaire à haute température et suffisamment é- tendu pour que les gaz distillés et incomplètement brûlés qui se dégagent du combustible puissent s'enflammer des qu'ils quittent la masse de celui-ci.
Le foyer auxiliaire à haute température peut être réa- lisé dans la masse même du combustible à brûler emplissant le foyer ou l'avant-foyer,, ou bien en dehors de celle-ci.
Dans la réalisation pratique de l'invention, la créa- tion de ce foyer auxiliaire à haute température est toutefois réalisée, de préférence, par un conduit d'amenée d'air auxi- liaire à proximité immédiate de la surface du combustible soit dans la masse même de celui-ci, soit dans un petit tas formé séparément. Ce conduit d'amenée d'air est reccordé à un ventilateur dont le fonctionnement est determine de manière à entretenir une zone incandescente à la surface du combusti- ble ou à proximité immédiate de cette surface lorsque le foyer fonctionne au ralenti.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on en donnera ci-après des exemples de réalisation.
La figure 1 montre, en coupe verticale, un avant-foyer à vent soufflé alimenté automatiquement par une tremie.
La figure 2 représente, en coupe verticale, un avant- foyer dont la zône secondaire de combustion est réalisée par une amenée de combustible indépendante de 1'amenée principa- le.
La figure 3 représente également, en coupe verticale, un foyer à grille alimente par air soufflé sous la grilla,
Dans les figuras 1 et 2, 1 désigne le corps d'un avant- foyer qui peut être d'un typa quelconque et qui est alimen- té par une trémie 2 qui déverse automatiquement le combusti-
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ble 3 qui vient reposer sur le fond 4 de l'avant-foyer en for- mant un talus naturel 6.
Une amenée d'air soufflé est prévu en 6 par exemple sous une bavette ? prévue pour éviter le contact direct du char- bon avec l'orifice de sortie de l'air soufflé. Cette bavette sert également de déflecteur qui répartit l'air soufflé par toute la surface 8 du petit talus qui se forme dans l'espace creux 9 prévu sous la bavette 7.
Les gaz de la combustion emplissent l'espace vide 10 de l'avant-foyer et peuvent s'échapper par la conduit 11 re- présentant schématiquement la cheminée.
La ±ne principale de combustion, lorsque l'avant-foyer marche à allure ralentie, est concentrée en 12 à proximité immédiate de l'endroit ou l'air soufflé sortant par le con- duit 6 pénètre dans la masse de combustible 3,
Conformément à l'invention, un foyer auxiliaire de com- bustion 13, est réalisé à proximité immédiate de la surface 5 du tas de combustible 3. Ce foyer auxiliaire 1 haute tem- pérature peut être prévu, comme montré figure 1, directement dans la masse de combustible 3 ou bien encore être réalisé, comme montré figure 2, par un petit tas de charbon 14 s'é- coulant automatiquement d'une trémie auxiliaire 15.
La com- bustion est entretenue dans ce foyer auxiliaire 13, par une amenée d'air auxiliaire 16 prévue par exemple sous une bavet- te 17. Ce* foyer auxiliaire 11. haute température 13 est rea- lisé sous une épaisseur de combustible assez mince de maniè- re qu'une région incandescente 18 apparaisse toujours à la surface du combustible en contact direct avec la masse des gaz qui emplissent l'espace libre 10 de l'avant-foyer.
Dans le cas de l'application de l'invention à un foyer ordinaire 19 (fig. 3) comportant une masse de combustible 20 reposant sur une grille 21 placée au-dessus d'un cendrier 22 dans lequel de l'air est insufflé par un conduit 23, le foyer auxiliaire à haute température 24 est également réa-
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lisé à proximité immédiate de la surface 25 de la masse de combustible 20 par une amenée d'air auxiliaire 26 débou- chant à proximité de cette surface 25 par exemple sous une bavette 27*
Une application semblable peut être faite également dans un foyer ordinaire dans lequel l'air primaire de combustion pénètre naturellement dans le cendrier sous la grille rete- nant la masse de combustible.
Il est aisé de se rendre compte, dans ces conditions, que l'existence du foyer auxiliaire à haute température cons- tituant un second foyer très réduit marchant à faible couche de combustible, entretient à la surface de ce combustible, une petite région incandescente 18, même lorsque le foyer principal marche à allure ralentie, et que le feu s'est loca- lisé dans les zones 12 situées à proximité immédiate de l'entrée d'air primaire.
Lorsque le foyer pu l'ayant-foyer est remis en marche normale, les gaz qui, au début, distil- lent de la masse de combustible contenue dans le foyer ou l'avant-foyer et qui remplissent l'espace libre 10, s'enflam- ment des qu'ils prennent naissance, au contact de la région incandescente :la ou des Sommes qui se dégagent de celle-ci, ce qui permet d'éviter une accumulation dangereuse de gaz in- complètement brûlés et de récupérer en même temps les calories qui auraient été perdues par l'échappement de ces gaz non brûlés par la cheminée. On évite ainsi tout retour de flam- mes.
De plus, les flammes sortant du foyer auxiliaire à haute température, entretiennent à la surface du combustible, une température assez élevée pour favoriser la distillation du combustible et augmenter de ce fait la puissance .de l'ap- pareil.
Il y a lieu de remarquer que, grâce à l'application de ce procédé et à l'adoption d'un dispositif du genre de- crit ci-dessus, il est possible de brûler dans les foyers et avant-foyers actuellement en usage, des combustibles de qua- @
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lité médiocre, des fines, des charbons ou cokes non dépous- siérés, etc... On fera usage dans ce cas d'un foyer auxiliai- re séparé constitué par un combustible solide, de bonne qua- lité, une flamme de mazout, de gaz ordinaire, etc. (voir fig.2).
IL est évident qu'un dispositif de ce genre peut âtre complété par différents accessoires. On peut prévoir par exemple sur l'amenée d'air auxiliaire, dans le cas d'emploi d'un seul ventilateur, pour les conduits d'air primaire et auxiliaire, une vanna commandée thermostatiquement qui laisse ce dernier conduit ouvert lors de l'arrêt du venti- lateur et pendant quelques minutes après la remise en marche de ce dernier. La flamme étant bien allumée, cette vanne peut être fermée et le soufflage auxiliaire supprime complè- tement ou en partie, De cette façon, il est possible de ré- duire au minimum l'encrassage du souffleur auxiliaire et de permettre ainsi un très long fonctionnement du petit foyer auxiliaire.
On peut encore compléter le dispositif par l'établisse- ment d'une autre vanne commandée thermostatiquement sur le conduit alimentant le souffleur principal. Cette vanne peut être ouverte lors de l'arrêt du ventilateur. Elle se ferme lorsque ce dernier est mis en marche et cela jusqu'au moment ou le foyer auxiliaire a atteint l'allure de combustion dé- @ sirée. A ce moment, la vanne du foyer principal peut s'ouvrir. De cette façon, le foyer principal ne fonctionne que si le petit foyer auxiliaire est bien allume. On evite ainsi, d'une, manière certaine, toute explosion en cas d'ex- tinction accidentelle du foyer auxiliaire.
Il est évident enfin que le foyer auxiliaire, surtout lorsqu'il est constitué par une masse .de combustible indé- pendante de la masse principale, peut être aussi bien réalisé à l'aide d'autres combustibles que le combustible solide em- plissant le foyer. On peut notamment prévoir pour l'allumage des gaz incomplètement brûlés une flamme de mazout, de gaz
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ordinaire, etc.. réalisant le foyer auxiliaire à haute tem- pérature mentionné ci--dessus.
grâce au procédé faisant l'objet de l'invention, on peut faire marcher n'importe quelle espèce de foyer sans au- cun danger d'explosion, même par suite de fausses manoeuvres de l'usager ou lors d'une remise en route, après un arrêt assez long du ventilateur.' Il est également possible d'aug- menter assez considérablement la couche de combustible à brûler dans les foyers ou avant-foyers, étant donné que l'on n'a plus à craindre l'accumulation de gaz incomplètement brûlés provenant de la distillation de la grande masse de combustible qui s'échauffe progressivement.
Enfin, le rendement d'un foyer est fortement amélioré puisque la cheminée n'aspire plus que des gaz complètement brûlés.
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Method and device for igniting incompletely burnt and distillation gases in fireplaces.
The present invention relates to fireplaces and fireplaces burning solid fuels such as coal, lignite, etc.
It relates more specifically to blown or forced suction hearths and front hearths which must operate frequently at a forced rate giving off a high temperature but which,. at other times, operating in a slower manner, as is the case for example in the hearths and firesides used for domestic heating, central heating boilers, etc.
It is known that most blown fireplaces operate at times as gas generators producing combustible or incompletely burnt gases which do not burn in the hearth but are exhausted through the chimney.
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These unburnt gases are mainly produced when combustion is rekindled after the fireplace has been idling for a longer or shorter time.
Especially in blown wind fireplaces, this phenomenon occurs intensely when the fan which supplies the primary air to the fireplace is restarted after having been stopped for a certain time to allow the fireplace to operate in a slowed manner. natural draft for example.
When the combustion is rekindled, the fire which was smoldering in the lower part of the fuel spreads more and more in the mass of this one and the fuel which is above the fire, distils the gases which fill the space. free from the fireplace and exhaust through the fireplace.
After a certain time, the fire reaches the surface of the fuel and the distilled and not completely burnt gases, in contact with the coal which becomes incandescent on the surface of the fuel, ignite, producing a deflagration which can sometimes have serious consequences. consequences.
Attempts have already been made to remedy this drawback. Thus, in particular, it has been recommended to give the layer of fuel in the hearth a small thickness, so that, even when the fan is stopped, a certain demand for air takes place by natural draft, sufficient air intake to keep at least part of the surface of the fuel incandescent. This means has the drawback of requiring, in order to produce a determined calorific power, a very large hearth surface. These homes are therefore bulky and expensive. In addition, the fact that the fuel is given a small thickness does not allow the hearth to run for a long time without scouring, the thickness of the bottom ash produced rapidly becoming such that the layer of fresh fuel becomes insufficient.
It was also recommended to have on the core pipe
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born from the blown air, an automatic valve opening. stopping the fan and closing when it is put back into operation, this valve making the blown air supply duct communicate with the outside.
The purpose of establishing a valve of this kind is to allow the home to be supplied with air when the fan is stopped. This method is also inefficient, since air can still pass through the fan. The latter being, in general, disposed near the hearth, the reduction in pressure losses that the valve provided is, in fact, minimal. In addition, this device requires, to be operational, a relatively weak fuel layer.
In order to avoid explosions, it was also recommended to connect in parallel with the thermostats which control the operation of the fireplace, an additional thermostat known as "fire maintenance". The purpose of this additional thermostat is to turn on the fan from time to time at fairly short intervals even when the regulating thermostats have cut off the electric control circuit. In this way, the fire in the fireplace cannot fall below of a certain intensity of walking. This device requires additional consumption of electric current and reduces the automaticity of the installation.
In addition, the security he must give is far from absolute,
Finally, attempts have already been made to ignite the distillation gases by creating an electric spark or by using a small gas pilot burner, similar to that of a bath heater for example. means gave no result owing to the excessive concentration of the incandescent source.
The object of the present invention is to remedy these drawbacks and to provide means intended. burn the distillation gases that occur in a fireplace or
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avant-foyer, as soon as they arise.
For this purpose, the method, object of the invention, is characterized by the creation, in the immediate vicinity of the surface of a fuel contained in a hearth or a front hearth, of an auxiliary fire with high temperature and sufficiently large so that the distilled and incompletely burned gases which are released from the fuel can ignite as soon as they leave the mass of the latter.
The high-temperature auxiliary hearth can be made in the same mass of the fuel to be burned filling the hearth or the fore-hearth, or else outside it.
In the practical embodiment of the invention, however, the creation of this high-temperature auxiliary furnace is preferably carried out by a duct for supplying auxiliary air in the immediate vicinity of the fuel surface or in the combustion chamber. same mass of it, either in a small heap formed separately. This air supply duct is connected to a fan whose operation is determined so as to maintain an incandescent zone on the surface of the fuel or in the immediate vicinity of this surface when the fireplace is operating at idle speed.
In order to make the invention fully understood, examples of its embodiments will be given below.
Figure 1 shows, in vertical section, a blown wind front fireplace automatically fed by a hopper.
FIG. 2 shows, in vertical section, a fore-hearth, the secondary combustion zone of which is produced by a fuel feed independent of the main feed.
Figure 3 also shows, in vertical section, a grate fireplace supplied by air blown under the grill,
In figures 1 and 2, 1 designates the body of a forehearth which can be of any type and which is fed by a hopper 2 which automatically discharges the fuel.
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ble 3 which comes to rest on the bottom 4 of the fore-hearth forming a natural slope 6.
A supply of blown air is provided at 6 for example under a bib? designed to prevent direct contact of the charcoal with the outlet of the blown air. This flap also serves as a deflector which distributes the air blown over the entire surface 8 of the small slope which forms in the hollow space 9 provided under the flap 7.
The combustion gases fill the empty space 10 of the fore-hearth and can escape through the duct 11 schematically representing the chimney.
The main combustion, when the fore-hearth works at a slower rate, is concentrated in 12 in the immediate vicinity of the place where the blown air leaving through the duct 6 enters the mass of fuel 3,
In accordance with the invention, an auxiliary combustion hearth 13 is produced in the immediate vicinity of the surface 5 of the fuel pile 3. This high temperature auxiliary furnace 1 can be provided, as shown in FIG. 1, directly in the combustion chamber. mass of fuel 3 or else be produced, as shown in FIG. 2, by a small pile of coal 14 flowing automatically from an auxiliary hopper 15.
The combustion is maintained in this auxiliary furnace 13, by an auxiliary air supply 16 provided for example under a flap 17. This * auxiliary 11 high temperature furnace 13 is produced under a fairly thin thickness of fuel. so that an incandescent region 18 always appears on the surface of the fuel in direct contact with the mass of gases which fill the free space 10 of the fore-hearth.
In the case of the application of the invention to an ordinary hearth 19 (FIG. 3) comprising a mass of fuel 20 resting on a grid 21 placed above an ashtray 22 into which air is blown by. a duct 23, the auxiliary high temperature furnace 24 is also made
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read in the immediate vicinity of the surface 25 of the mass of fuel 20 by an auxiliary air supply 26 opening near this surface 25, for example under a flap 27 *
A similar application can also be made in an ordinary fireplace in which the primary combustion air naturally enters the ashtray under the grate retaining the mass of fuel.
It is easy to realize, under these conditions, that the existence of the auxiliary high-temperature furnace constituting a very small second furnace operating with a thin layer of fuel, maintains on the surface of this fuel, a small incandescent region 18 , even when the main hearth is operating at a slower rate, and the fire is located in zones 12 located in the immediate vicinity of the primary air inlet.
When the fireplace or the fireplace is restarted, the gases which, at the start, distil from the mass of fuel contained in the fireplace or the fore-hearth and which fill the free space 10, s 'ignition as soon as they arise, in contact with the incandescent region: the Sum (s) which emerge from it, which makes it possible to avoid a dangerous accumulation of completely burnt gases and to recover at the same time the calories that would have been lost by the escape of these unburned gases through the chimney. This prevents any backfire.
In addition, the flames coming out of the high temperature auxiliary hearth maintain on the surface of the fuel a temperature high enough to promote the distillation of the fuel and thereby increase the power of the apparatus.
It should be noted that, by virtue of the application of this process and the adoption of a device of the type described above, it is possible to burn in the hearths and fore-hearths currently in use, qua- @ fuels
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poor quality, fines, non-dusted coals or cokes, etc. In this case, use will be made of a separate auxiliary hearth consisting of a solid fuel of good quality, an oil flame, ordinary gas, etc. (see fig. 2).
It is obvious that a device of this kind can hearth supplemented by various accessories. For example, it is possible to provide on the auxiliary air supply, in the case of using a single fan, for the primary and auxiliary air ducts, a thermostatically controlled valve which leaves the latter duct open during the stop the fan and for a few minutes after restarting the fan. With the flame well lit, this valve can be closed and the auxiliary blowing completely or partially eliminates this. In this way, it is possible to reduce the clogging of the auxiliary blower to a minimum and thus allow a very long operation. of the small auxiliary fireplace.
The device can also be supplemented by establishing another thermostatically controlled valve on the duct supplying the main blower. This valve can be opened when the fan is stopped. It closes when the latter is started up until the moment when the auxiliary fireplace has reached the desired combustion rate. At this time, the main firebox valve can open. In this way, the main fireplace will only work if the small auxiliary fireplace is on. In this way, any explosion in the event of accidental extinction of the auxiliary fire is avoided.
Finally, it is evident that the auxiliary furnace, especially when it is constituted by a mass of fuel independent of the main mass, can be produced as well using other fuels as the solid fuel occupying the fuel. hearth. For the ignition of incompletely burnt gases, it is possible in particular to provide an oil or gas flame.
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ordinary, etc ... realizing the auxiliary high temperature furnace mentioned above.
thanks to the method forming the subject of the invention, any kind of fireplace can be operated without any danger of explosion, even as a result of false maneuvers by the user or when restarting , after a long fan shutdown. ' It is also possible to increase quite considerably the layer of fuel to be burned in the hearths or pre-fires, since there is no longer any fear of the accumulation of incompletely burnt gases from the distillation of the gas. large mass of fuel which gradually heats up.
Finally, the efficiency of a fireplace is greatly improved since the chimney only sucks in completely burnt gases.