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Procédé de combustion et appareils en comportant application.
On sait que la température maximum qui peut être atteinte effectivement pendant la combustion d'un combustible dans un comburant est toujours inférieure à ce que l'on appelle " la te- pérature théorique de combustion ".
On sait également que l'allumage et la propagation de la flamme ne sont possibles que si un point au moins du mélange est porté une température minimum nommée "température d'auto- inflammation" ou plus simplement "température d'inflammation" et à condition que la proportion de combustible soit comprise entre une valeur inférieure dite "limite inférieure d'inflamma- bilité" et une valeur supérieure dite "limite supérieure d'in- flammabilité".
La température d'inflammation d'un combustible donné varie A
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avec certains facteurs : proportion du combustible, tempéra- ture du mélange combustible-comburant, degré d'humidité, pres- sion du mélange, etc ...
De même, les limites d'inflammabilité pour un comburant et un combustible déterminés, habituellement mesurées expéri- mentalement sur des mélanges homogènes, varient avec certains facteurs (teneur en humidité, pression du mélange, nature et forme de la capacité dans laquelle se développe la combustion, direction de la propagation de la flamme, etc ...)
Ces lois sont très connues et mises en pratique couramment dans la technique de la combustion.
Fréquemment la combustion doit être conduite afin d'obtenir des températures déterminées : a) soit comprises entre deux limites imposées pour l'obtention de certains résultats physicochimiques, ce qui est le cas par exemple dans certains traitements thermiques; b) soit inférieures à une limite correspondant à la tempéra- ture maximum qui peut être supportée par certains matériaux en- trant dans la construction des appareils thermiques (briques et produits réfractaires, métaux et alliages, etc ...}
On peut dire que ces limites supérieures usuelles imposées à la température sont, en général, notablement inférieures aux tem- pératures maxima qui peuvent être obtenues par la combustion d'un mélange parfait du combustible et du comburant.
De nombreux moyens connus permettent de rester au-dessous des limites voulues :
1 ) Combustion avec excès d'air. procédé le plus courant; 2 ) réinjection d'une partie des fumées;
3 ) addition de gaz inertes dans les produits de la combus- tion.
Certains de ces moyens consomment de l'énergie supplémentaire (circulation des fumées, addition de corps inertes), tandis que la @
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combustion avec excès d'air augmente le volume de fumées et par suite implique une parte de calories (chaleur sensible contenue dans l'excès du volume des fumées).
Ces pertes de calories (par rayonnement des appareils, cha- leur sensible des fumées, etc ...) sont d'autant plus importantes que la température maximum permise est elle-même plus basse car les excès d'air ou les additions de fumées ou de corps inertes sont en raison inverse de cette valeur de la température; de plus, l'augmentation du volume des produits de la combustion en circu- lation entraîne à son tour un accroissement des dimensions des appareils. Finalement, on obtient un mauvais rendement de la com- bustion et une augmentation du prix de revient de la construction des appareils industriels.
D'autre part, s'il est vrai que les méthodes citées ci-des- sus permettent d'obtenir les limitations voulues de la température elles n'évitent pas cet inconvénient que la température va constam ment en décroissant, à partir du brûleur, soit du fait de l'utili- sation normale des calories aux fins prévues (chauffages, vapori- sations, etc ...) soit du fait de la mise en oeuvre de l'un des procédés de réglage cités ci-dessus.
La présente invention a pour objet un procédé qui permet d'obtenir, dans une enceinte ou un circuit de fluide, une loi de température déterminée, au-dessous de la température théorique de combustion du combustible utilisé et selon lequel on introduit en masse l'un des corps (comburant ou combustible) en un point de cette enceinte, tandis que l'on introduit l'autre corps par frac- tions successives en divers points étagés le long de cette enceinte ou de ce circuit en effectuant des combustions dosées successives aux divers points d'introduction, l'étagement desdits points et le dosage des fractions introduites étant déterminés de manière telle que la température moyenne le long du circuit suive la loi voulue.,
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Les points d'introduction peuvent être aussi rapprochés qu'on le désire et à la limite on peut arriver à une injection con- tinue le long de l'enceinte ou du circuit de fluides.
L'invention s'étend aux diverses applications et réalisatio- de ce procédé
Parmi ces applications on peut citer comme particulièrement intéressants les échangeurs de chaleur.
On sait que ces appareils sont destinés à transférer des ca- lories contenues dans un premier fluide ou fluide chauffant à un deuxième fluide ou fluide chauffé. Ces fluides circulant en géné- ral dans des circuits qui leur sont propres, le ou les circuits du fluide chauffant étant séparés par une ou plusieurs parois étanches du ou des circuits du fluide chauffé.
Tous les échangeurs connus et plus particulièrement les é- changeurs métalliques ont leur champ d'action limité, par les propriétés des matériaux entrant dans leur construction, en ce qui concerne les températures maxima pouvant être développées.
Il en est ainsi en particulier quand les calories du fluide chauf- fant proviennent d'une combustion, car la température atteinte à la suite de la combustion d'un mélange parfait de comburant et de combustible est en général supérieure à la température maximum compatible avec la bonne tenue des matériaux, surtout s'il s'agit de métaux.
On a pallié jusqu'ici à cette difficulté en abaissant la température par les moyens connus rappelés plus haut et l'on s'est heurté aux inconvénients qui ont été indiqués.
Appliqué aux échangeurs, le procédé objet de l'invention per- met notamment d'obtenir que la température de la paroi d'échange reste constante, au moins sur une certaine longueur de cette paroi, et égale à la température critique que l'on s'est fixée, compte tenu de la nature des matériaux employés et de la marge de sécurité désirée.
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Dans la description qui va suivra en regard du dessin an- nexé donné à titre d'exemple, la nature de l'invention sera ex- pliquée en considérant ce cas particulier d'un échangeur de tem- pérature, mais sans qu'il puisse en résulter une limitation quel- conque quant à l'étendue des applications de l'invention. Il va de soi également qu'aussi bien les particularités données dans le texte que celles résultant du dessin font partie de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un échangeur de température conforme à l'invention.
La fig. 2 est un diagramme d'une des lois de températures qui peuvent être obtenues.
La fig. 3 représente un mode de réalisation de la distribu- tion du combustible (ou du comburant) aux divers foyers.
La fig. 4 est une coupe schématique d'un distributeur,
La fig. 5 montre un appareil organisé pour la combustion de combustibles solides-
Dans la mode de réalisation de l'échangeur représenté fig. 1, qui se compose de deux corps distincts I et 11, le fluide à chauf- fer arrive dans une première boîte de répartition 2 par le conduit 1, traverse la faisceau d'échange 3 du corps d'échangeur II (cons- titué par des tubes ou parois de formes quelconques), débouche dans la boîte collectrice 4 et par le conduit 5 arrive dans une deuxième boîte de répartition 6, traverse le faisceau 7 du corps d'échangeur I, débouche dans la boîte collectrice 8 et s'échappe en 9.
La disposition des deux corps d'échangeur 1, et II n'est évi- demment qu'un exemple et il pourrait n'exister qu'un seul corps avec un seul faisceau tubulaire de longueur voulue ou plusieurs corps et plusieurs faisceaux*
La chaleur nécessaire est apportée par un combustible gazaux dont la quantité totale réglée par la vanne 21 est ensuite répartie entre le brûleur 12 du foyer initial 29 et les brûleurs successifs
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15, 14 ...n-1, n, n+ 1, .... n + m.
La quantité totale de comburant, que l'on détermine pour obtenir telle combustion finale désirée plus ou moins oxydante, réductrice ou parfaite, est réglée par la vanne 20 et est admise en masse par le conduit 10 dans le foyer initial 29
La fluide chauffant, chauffé lui-même par les combustions successives en 12, 13, 14, 15 .....n-1, n, jusqu'à combustion complète ou sensiblement telle, circule à l'extérieur du faisceau d'échange 7, passe du corps d'échangeur I au corps II par le con- duit 18, circule dans le corps II à l'extérieur du faisceau d'é- change 3 et s'échappe finalement en 19.
Les circuits des fluides pourraient être permutés : le flui- de chauffé passant à l'extérieur du faisceau de tubes, le fluide chauffant à l'intérieur,, Dans ce cas les foyers intermédiaires se- raient réalisés soit par des boites intermédiaires entre deux tron- çons successifs du faisceau, soit par tout autre dispositif permet- tant d'amener le fluide dosé aux points convenables à l'intérieur des éléments du faisceau.
Le nombre des brûleurs doit être suffisant pour pouvoir brû- ler la totalité du combustible correspondant à l'allure maximum de l'appareil. Le fluide, comburant ou combustible, est réparti par priorité aux foyers dans leur ordre normal 29, 13 ......n, .. n + ci. En allure inférieure à l'allure maximum un certain nombre des derniers foyers ne sont pas en activité.
Grâce aux introductions partielles et successives du combus- tible dans la masse de comburant introduite en 10, à l'espacement convenable des points d'introduction des fractions de combustible le long du trajet du fluide chauffant dans l'échangeur et, finale- ment, au dosage des diverses fractions de combustible introduites en ces points on peut obtenir, au lieu de la montée en température brutale, localisée et en général excessive, qui se produit quand on brûle d'emblée un mélange parfait de combustible et de comburant,
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toute loi voulue de variation de la température entre l'origine 29 du trajet du fluide chauffant et tel point que l'on désire de ce trajet,
tandis qu'on évite les inconvénients des palliatifs utilisés jusqu'ici puisque l'on peut finalement réaliser une combustion complète avec consommation totale du comburant. Na- turellement, la température sera en tous les points inférieure à la température théorique de combustion qui est un maximum idéal La valeur moyenne de la température le long du trajet du fluide chauffant peut être même inférieure à la température d'inflamma- tion, parce que si elle est en fait supérieure à cette tempéra- ture au nez de chaque brûleur, un étagement convenable des brû- leurs et la dilution, qui se produit entre les gaz de combustion de chaque brûleur et la masse de fluide chauffant,
peuvent abais- ser la température du fluide évoluant d'un brûleur à l'autre en donnant finalement une moyenne plus faible que la température d'inflammation. Dans ce cas, il est prudent de prévoir près de chaque brûleur un dispositif d'allumage tel que petit brûleur indépendant, allumeur électrique, etc ...
Par l'échelonnement des brûleurs et le réglage de la quan- tité de combustible introduite dans chaque brûleur, on a donc le moyen de réaliser diverses lois de température le long du parcours du fluide chauffant.
Comme premier exemple d'une loi de température intéressante, on peut citer celle dans laquelle la température du matériau cône tituant le faisceau d'échange est maintenue sur une certaine lon- gueur de ce faisceau à la valeur maximum compatible avec les pro- priétés dudit matériau. Cette loi est éminemment favorable à la réduction de la surface du faisceau d'échange car l'écart des tem- pératures des fluides chauffant et chauffé est alors porté au ma- ximum en chaque point du parcours. Si l'on règle les proportions de comburant et de combustible, pour obtenir une combustion parfai te le volume des fumées sera ainsi réduit au minimum. On peut obtc
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nir de la sorte un échangeur très supérieur à tous ceux connus à ce jour.
Le diagramme dessiné sur la fig. 2 illustre la réalisation d'une telle loi. Sur ce diagramme les températures sont portées en abscisses et les longueurs de parcours du fluide chauffant sont portées en ordonnées; l'origine étant au niveau du premier brûleur la* La courbe I représente la variation de température du fluide chauffant, la courbe II la variation de température de la paroi d'échange (paroi des tubes} et la courbe III la va- riation de température du fluide chauffé, étant admis pour simpli fier que la température de la paroi d'échange est égale à la muy. ne arithmétique de la température des fluides chauffant et chauf- fé.
En 29, c'est à dire au niveau du brûleur initiale les tempé- ratures sont respectivement représentées par les points t t't" pour le fluide chauffant, la paroi et le fluide chauffé, Entre le brûleur initial 29 et le brûleur suivant 13, la température du fluide chauffant tombe de t à t1, celle de la paroi de la valeur t' (supposée être la température maximum admissible pour le maté- riau de la paroi) à t'1. tandis que la température du fluide chauf fé qui circule en sens inverse du fluide chauffant passe de t"1 à t".
Au brûleur 13 l'injection partielle de combustible libère une nouvelle quantité de calories latentes et la température du fluide chauffant remonte de t1 à t2, occasionnant une remontée de la température de la paroi de t'1 à t'2. L'importance de l'in- jection de combustible au brûleur 13 est déterminée de telle sor- te que la température t' soit égale à t', c'est à dire toujours à la température maximum admissible pour le matériau constituant la paroi etc ...
Des phénomènes analogues se produisent jusqu'au niveau de l'avant-dernier brûleur en activité n-1. Au niveau du dernier A
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brûleur en activité ± les calories correspondant au combustible résiduel injecté ne sont pas suffisantes pour remonter la tempé- rature de la paroi jusqu'à la valeur maximum admissible.
Le saut de température du fluide chauffant est un peu moins élevé que précédemment. A partir de ce point où la combustion est complète, tout se passe comme dans les appareils connus actuellement, la température du fluide chauffant décroît d'une façon continue jusqu'au moment de son évacuation correspondant à l'ordonnée 19, la température de la paroi d'échange décroît pareillement de fa- çon continue jusqu'à l'origine du faisceau tubulaire 3 du corps d'échangeur II, enfin le fluide chauffé circulant en sens inverse voit sa température augmenter progressivement depuis celle qu'il avait à son entrée dans la boîte 2.
Le diagramme figuratif est évidemment théorique et ne correspond pas tout à fait à la réali- té, les variations de température du fluide chauffant et de la paroi représentées sous forme de dents de scie sont en réalité plus adoucies et se présentent sous forme de courbes plus ou moin@ ondulées.
Le diagramme met en évidence l'augmentation des écarts de température entre le fluide chauffant et le fluide chauffé à par- tir du premier brûleur. Ceci correspond à des augmentations pa- rallèles des échanges calorifiques puisque ces échanges sont eux- mêmes proportionnels à l'écart de température, d'où il résulte, à égalité de rendement, avec les échangeurs connus, une diminu- tion notable de la surface d'échange, ou, inversement, une aug- mentation notable du rendement à égalité de surface d'échange,.
L'invention permet également d'obtenir que le fluide chauf- fé sorte à une température relativement peu inférieure à celle du fluide chauffant au premier brûleur, sans que le développement nécessaire des surfaces d'échanges soit inadmissible au point de vue prix de revient.
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Dans les appareils industriels le réglage automatique de proportion combustible aux divers brûleurs pourra être obtenu à comburant l'aide de moyens connus, électriques, mécaniques, électro-mécani- ques, etc ... agissant sur des vannes 20 et 21 placées sur les tuyauteries 10 et 11 d'amenée du comburant et du combustible total L'impulsion initiale de ce réglage automatique peut être mise sous la dépendance, soit du débit de fluide chauffé, mesuré par exemple par un tube de Pitot ou un venturi placé à l'entrée du fluide chauffé dans la boite 2, soit de la température du fluide chauf- . fé, mesurée par un thermostat réglable à la sortie de la boîte 8, soit d'une combinaison de ces deux facteurs, soit enfin de tout autre facteur selon le but que l'on cherche à atteindra.
Des vannes de réglage partiel du combustibla 22, 25, 24, 25, 28 .,...
48, 49 pourront être en outre disposées en amont de chaque brûleu. partiel, ces vannes étant contrôlées individuellement selon la loi de température que l'on veut obtenir. Par exemple, dans le cas où l'on cherche à réaliser sur la paroi d'échange la tempéra- ture maximum admissible, ces vannés seront actionnées par des thermostats, disposés sur cette paroi au niveau des brûleurs successifs 12, 13, 14, 15 ....n-1, n, ...... n + m. Des dis- positions particulières pourront être prises pour la sécurité de marche de l'appareil en cas de variations brutales du débit de fluide chauffé.
En particulier lorsqu'il tombe brusquement au- dessous d'une valeur déterminée, il faut d'une part réduire ou annuler presque instantanément le débit de combustible par une vanne spéciale 21a - qui peut aussi se confondre avec la vanne 21 - d'autre part assurer la continuité du débit du fluide chauf- fé pour évacuer une partie des calories emmagasinées dans l'é- changeur et ainsi abaisser la température de l'appareil au-des- sous de la température maximum que l'on s'est fixée d'après la nature des matériaux.
A titre d'exemple, cette continuité de débit du fluide chauffé peut âtre obtenue par un by-pass de la vanne d'admission
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de ce fluide si l'on suppose que la soufflerie le mettant en mou- vement reste en activité et que les variations de débit provien- nent d'une manoeuvre de la vanne d'admission. Au contraire, si ces variations ou annulations de débit résultent d'un arrêt de la soufflerie, il faut prévoir une soufflerie auxilaire de se- cours dont l'énergie sera empruntée à une source différente de celle alimentant la soufflerie principale (accumulateurs, moteur à essence, diesel, etc ...).
Le système régulateur peut être étu- dié pour régler le by-pass de la vanne d'admission (ouvert norma- lement pendant la marche) ou pour régler le débit de la souffle- rie auxiliaire, après l'avoir mise en service, soit par "tout ou rien", soit par réglage progressif.
Dans le mode de réalisation de la distribution qui est re- présenté sur les fig. 3 et 4 les vannes 22, 23 ... 49 de la fig.l sont remplacées par des distributeurs D12, D13 .....Dn+m-1; cha- cun de ces distributeurs peut être constitué comme l'indique à titre d'exemple la fig. 4. Il comporte dans un cylindre 50 un équipage mobile à deux pistons 51, 52, solidaires l'un de l'autre et qui forment tiroir contrôlant trois orifices, à savoir : un orifice 53 par lequel arrive le fluide venant du distributeur pré cèdent, un orifice 54 par lequel part le fluide allant au distri- buteur, suivant, enfin un orifice 55 relié au brûleur qui corres- pond au distributeur considéré.
De la sorte un distributeur re- çoit le fluide qui n'a pas été consommé dans le foyer précédent et le répartit entre son propre foyer et les suivants de telle façon que la température de son propre foyer soit portée à la valeur désirée. La position du distributeur qui est représenté sur la fig. 4 correspond au cas où le débit de fluide reçu en 53 a juste la valeur suffisante pour que le foyer correspondant don- ne la quantité de calories voulue ou est inférieur à cette valeur Dans ce cas, comme représenté, l'orifice 54 allant vers le distri buteur suivant est fermé, ledit distributeur ne recevant donc rie et son brûleur étant éteint, tandis que l'orifice 55 alimentant \le brûleur du distributeur représenté est ouvert en grand.
Si au
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contraire, la quantité de fluide qui arrive en 53 est supérieure à celle qui convient au brûleur du distributeur considéré, l'ori- fice' 55 est fermé d'une quantité plus ou moins grande tandis que l'orifice 54 est ouvert de façon correspondante. Les distribu- teurs sont donc commandés successivement dans l'ordre D12, D13 ..
.... Dn+m-1 - :-.. Cette commande peut, provenir de servo-moteurs d'un type quelconque : mécanique, électrique, pneumatique, hy- draulique .... etc, placés sous la dépendance d'un ou de plusieur appareils mesurant la température que l'on veut maintenir dans les foyers successifs 12, 13, n + m - 1 ou dans certains organes chauffés par des foyers, La fige 4 montre un exemple dans lequel de l'huile sous pression est envoyée par un distributeur auxiliai- re 57 sur l'un ou l'autre des pistons 51, 52, Le tiroir mobile de ce distributeur 57 est relié à un thermostat 58 qui détecte par exemple la température du faisceau tubulaire de l'échangeur dans le foyer correspondant.
Dans ce mode de réalisation on a supposé, comme on l'a déjà dit, qu'à l'allure maximum de l'échangeur, la température du dernier foyer n+m n'est jamais portée à la valeur imposée comme maximum dans les foyers précédents, car les calories restent à dégager dans ce dernier foyer sont insuffisantes. En conséquence, à l'allure maximum de l'échangeur, le dernier distri- buteur Dn+m-1 dirige sur le dernier foyer n+m le solde du combus- tible qui, par combinaison avec le solde du comburant présent dans le fluide chauffant, termine la combustion.
Par sécurité le thermostat situé au dernier foyer n+m pourra agir e n diminution, directement, ou indirectement par l'intermé- diaire du comburant, sur le débit total du combustible si, pour une cause fortuite, la température maximum fixée était dépassée.
La forme des lumières du distributeur au départ des tuyaute- ries 54 et 55 pourra âtre déterminée de telle sorte que le dépla- cement élémentaire de l'équipage mobile d'une longueur,81, corres-
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pondant à la variation de température ¯tm, entraîne une variation de surface ¯sde la section de passage libre vers la conduite 55 de telle sorte que le rapport A s soit constant. La s correction de température se fera ainsi dans des conditions iden- tiques qjelle que soit l'intensité de marche de l'appareil. Na- turellement la forme pratique de la lumière sera approchée autant que possible de la forme théorique en tenant compte de l'encombre ment et d'une approximation suffisante.
La lumière de la conduite 54 sera identique à celle de 55 afin que toute variation de sec- tion de l'une soit compensée par une variation égale et de sens inverse de l'autre*
Un deuxième exemple de loi de température que l'on peut obtenir selon l'invention est le maintien pour le fluide chauffais jusqu'à épuisement des calories latentes pouvant âtre dégagées par combustion, d'une température constante égale à la valeur maximum compatible avec les matériaux entrant dans la construc- tion da l'échangeur.
Dans ce cas, le réglage des admissions de combustible par les vannes, 22, 25 .....28 ....... 48, 49 pourra être commandé par des thermostats placés dans le fluide chauffant au niveau des divers brûleurs 12, 13......n.....n + m, de telle sorte que la température du fluide chauffant soit maintenue en chacun de ces foyers en activité échelonnée, à la valeur maxi- mum que l'on s'est fixée. Cette loi donne toute sécurité pour l'exploitation d'un échangeur dont le faisceau d'échange et l'en- veloppe isolant l'échangeur de l'ambiance extérieure sont de même nature et directement au contact du fluide chauffant.
Dans ce cas, l'enveloppe extérieure est portée au maximum de la température admissible sur tout le parcours de la combustion échelonnée, tandis que la température des parois du faisceau d'é- change va constamment en décroissant en s'éloignant du brûleur initial sous l'action refroidissante du fluide chauffé circulant en sens inverse.
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On comprend tout l'intérêt qu'il y aura alors à protéger par des matériaux isolants et réfractaires, l'enveloppe exté- rieure contra l'action de la température du fluide chauffante afin de pouvoir porter celle-ci à des valeurs croissantes à partir du brûleur initial jusqu'à épuisement des calories laten- tes, de telle sorte que la température des parois du faisceau d'échange soit maintenue au maximum compatible avec la nature des matériaux entrant dans sa construction. On arrivera ainsi à la loi particulière de température précédemment exposée.
Il est avantageux de prévoir un dispositif de chicanes tel que 30, 31 ... 45 permettant d'obtenir pour le fluide chauffant une circulation perpendiculaire aux tubes du faisceau ce qui donne un accroissement du coefficient d'échange.
Suivant la longueur de ces chicanes on peut obtenir deux types d'échangeurs : 1' un conforme au corps d'échangeur I situé à gauche de la fig. 1 et dans lequel les chicanes s'étendait à travers l'en- semble des tubes du faisceau, le renversement du sens de circula- tion du fluide chauffant se fait en dehors de ce faisceau et éventuellement des chambres de combustion partielle correspondant aux divers brûleurs; - l'autre, conforme au corps d'échangeur II situé à droite de la fig. 1 et dans lequel les chicanes ne s'étendent pas à tra- vers tout le faisceau de tubes; les changements de direction du fluide se font alors dans les zones du faisceau, ce qui permet de réduire l'encombrement transversal mais diminue un peu le coef ficient d'échange.
Il va d'ailleurs de soi que de nombreuses modifications pourraient être apportées au mode de réalisation qui a été décrit Au lieu d'avoir deux corps d'échangeur avec changement de direc- tion de fluides de 1800 de l'un à l'autre, on pourrait avoir un seul corps avec faisceau de tubas continus de bout en bout. La .forme du faisceau d'échange et la répartition des foyers échelon- nés dépendront des conditions de réalisation qui auront la prépcr-
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dérance, rendement calorifique maximum, encombrement minimum etc ....
Au lieu de faire entrer tout le comburant en un point et le combustible en des points étages, on pourra utiliser la dispc sition inverse, c'est à dire faire entrer tout le combustible en une seule fois et étager les introductions de comburant. Le nombre des points d'injection du comburant ou du combustible air. si que la position relative des foyers échelonnés ou du brûleur initial ou de ces deux ensembles d'organes par rapport au fais- ceau d'échange pourront être modifiés.
On peut augmenter le coefficient d'échange calorifique en faisant circuler les fluides chauffant et chauffé , ou l'un d'en tre eux seulement, sous pression.La mise en pression pourra êtr assurée par exemple au moyen d'un compresseur rotatif entraîné par une turbine à gaz dont l'énergie sera fournie par les calo- ries encore disponibles dans le fluide chauffant sortant de l'é- changeur, ce fluide pouvant d'ailleurs être réchauffé, s'il y a lieu, avant son admission dans la turbine à gaz.
On ne sortirait pas non plus du cadre de l'invention en superposant au procédé décrit d'autres processus, par exemple en ajoutant au chauffage par combustion fractionnée un chauffage supplémentaire au moyen de fluides chauds ou de fumées de prove- nance quelconque.
A titre d'exemple non limitatif on peut citer l'application suivante : les fumées chaudes, réductrices ou oxydantes, sortant d'un four ou foyer quelconque, pourront recevoir, en divers points soit du comburant, soit du combustible en vue de parfaire la com- bustion tout en suivant une loi déterminée. On pourrait même pré- voir un apport complémentaire de calories, s'il était nécessaire, en ajoutant les quantités voulues de combustible et de comburant avec combustion effectuée selon l'invention.
Les applications des échangeurs décrits sont multiples. De tels échangeurs, en métal, peuvent en particulier remplacer les @
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réchauffeurs de vent ou cowpers qui sont actuellement utilisés dans les installations de hauts-fourneaux et qui sont générale- ment construits en briques, Dans ce cas, le combustible pourra être du gaz de hauts-fourneaux.
Les corps mis en oeuvre dans le procédé de combustion qui fait l'objet de l'invention peuvent être à l'état solide, liquide ou gazeux oar l'invention est applicable à l'ensemble de ces corps, y compris les solides non pulvérisés.
Pour ces derniers on peut concevoir par exemple (fig. 5) une enceinte 60 verticale ou fortement inclinée si le combustible doit cheminer par gravité, ou quelconque si le combustible est propulsé dans l'enceinte par des moyens mécaniques (grille mobile par exemple) t. Quand le cheminement a lieu par gravité, le combus- tible peut être introduit dans l'enceinte au moyen d'un tambour tournant 61 placé sous une trémie 62 tandis que les mâchefers peuvent être extraits par un tambour analogue 63 à la base de l'enceinte Le comburant est amené aux divers points de combus- tion par une série d'ajutages 12, 13 ...... n + m, jouant le rôle des brûleurs précédemment décrits, les débits de ces divers ajutages pouvant être réglés au moyen de distributeurs D12 D13..
Dn+m-1, selon les indications déjà données..
La quantité de combustible introduite en 61 est dosée d'a- près l'intensité de l'effet utile que l'on désire. On pourra réa liser le dosage du combustible soit directement en mettant ce de sage sous la dépendance d'un appareil de mesure de l'intensité de l'effet utile, soit indirectement en faisant agir l'appareil de mesure sur le dosage du comburant, celui-ci à son tour agis- sant sur la dosage du combustible.
Lteffet utile de l'appareil pourra être très divers. A ti- tre d'exemple non limitatif on peut citer les cas suivants : - des produits à traiter peuvent être mélangés au combusti ble comme dans les fours à cuve ou au contraire les produits à traiter sont séparés du combustible comme dans les fours à mou- fle.
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Les calories contenues dans les fumées sortant de la zone d'utilisation en 64 peuvent servir au préchauffage et au séchage du combustible, et s'il y a lieu des matières traitées, avant l'évacuation desdites fumées* - Dans certains cas particuliers les distributeurs automa- tiques pourront être remplacés par des vannes manoeuvrées à la main @
L'extracteur 63 pourra suivant les conditions d'exploita- tion être d'un type très différent, Ainsi dans les fours à cuve où les matières sont fondues en totalité il sera remplacé par une capacité, connue habituellement sous le nom de creuset, d'où l'extraction des produits en fusion a lieu d'une manière continue ou discontinue.
Le volume des produits extraits pourra être basé sur le ou les facteurs déterminant l'effet utile de l'appareil : hauteur de chargement par exemple.
L'ordre d'admission du comburant aux divers brûleurs pour- ra être suivant les besoins soit dans le sens de progression du combustible comme représenté sur la figura, soit en sens inverse.
Comme on l'a dit dans le préambule, l'invention s'étend également à tous appareils autres que les échangeurs, utilisant le procédé de combustion fractionnée qui a été décrit.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Combustion process and apparatus including application.
It is known that the maximum temperature which can be effectively reached during the combustion of a fuel in an oxidant is always lower than what is called "the theoretical combustion temperature".
It is also known that the ignition and propagation of the flame are only possible if at least one point of the mixture is brought to a minimum temperature called “auto-ignition temperature” or more simply “ignition temperature” and on condition that the proportion of fuel is between a lower value called the “lower flammability limit” and an upper value called the “upper flammability limit”.
The ignition temperature of a given fuel varies A
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with certain factors: proportion of fuel, temperature of the fuel-oxidizer mixture, degree of humidity, pressure of the mixture, etc ...
Likewise, the flammability limits for a given oxidizer and fuel, usually measured experimentally on homogeneous mixtures, vary with certain factors (moisture content, pressure of the mixture, nature and form of the capacity in which the combustion develops. combustion, direction of flame propagation, etc.)
These laws are well known and commonly practiced in the art of combustion.
The combustion must frequently be carried out in order to obtain determined temperatures: a) either between two limits imposed for obtaining certain physicochemical results, which is the case for example in certain heat treatments; b) or less than a limit corresponding to the maximum temperature which can be withstood by certain materials used in the construction of thermal appliances (bricks and refractory products, metals and alloys, etc ...}
It can be said that these usual upper limits imposed on the temperature are, in general, considerably lower than the maximum temperatures which can be obtained by the combustion of a perfect mixture of fuel and oxidant.
Many known means make it possible to stay below the desired limits:
1) Combustion with excess air. most common process; 2) reinjection of part of the fumes;
3) addition of inert gases to the products of combustion.
Some of these means consume additional energy (circulation of fumes, addition of inert bodies), while the @
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combustion with excess air increases the volume of fumes and therefore involves a share of calories (sensible heat contained in the excess volume of fumes).
These losses of calories (by radiation from appliances, sensible heat of fumes, etc.) are all the more important as the maximum allowable temperature is itself lower because the excess air or the additions of fumes or inert bodies are in inverse ratio to this value of the temperature; in addition, the increase in the volume of circulating combustion products in turn leads to an increase in the dimensions of the apparatus. Finally, we obtain a poor efficiency of combustion and an increase in the cost price of the construction of industrial devices.
On the other hand, if it is true that the methods cited above make it possible to obtain the desired limitations of the temperature, they do not avoid this drawback that the temperature is constantly decreasing from the burner, either because of the normal use of calories for the intended purposes (heating, vaporization, etc.) or because of the implementation of one of the adjustment methods mentioned above.
The present invention relates to a process which makes it possible to obtain, in a chamber or a fluid circuit, a determined temperature law, below the theoretical combustion temperature of the fuel used and according to which the mass is introduced. one of the bodies (oxidizer or fuel) at a point of this chamber, while the other body is introduced by successive fractions at various points in stages along this chamber or this circuit by carrying out successive metered combustions at various points of introduction, the staging of said points and the dosage of the fractions introduced being determined in such a way that the average temperature along the circuit follows the desired law.
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The points of introduction can be as close together as desired and ultimately it is possible to achieve a continuous injection along the enclosure or the fluid circuit.
The invention extends to the various applications and embodiments of this method.
Among these applications, heat exchangers may be mentioned as particularly interesting.
It is known that these devices are intended to transfer calories contained in a first fluid or heating fluid to a second fluid or heated fluid. These fluids generally circulate in circuits which are specific to them, the circuit or circuits of the heating fluid being separated by one or more sealed walls of the circuit or circuits of the heated fluid.
All known exchangers and more particularly metal exchangers have their field of action limited, by the properties of the materials used in their construction, with regard to the maximum temperatures that can be developed.
This is the case in particular when the calories of the heating fluid come from combustion, because the temperature reached following the combustion of a perfect mixture of oxidizer and fuel is generally higher than the maximum temperature compatible with the good resistance of the materials, especially if they are metals.
This difficulty has hitherto been overcome by lowering the temperature by the known means mentioned above and the drawbacks which have been indicated have been encountered.
Applied to exchangers, the method which is the subject of the invention makes it possible in particular to obtain that the temperature of the exchange wall remains constant, at least over a certain length of this wall, and equal to the critical temperature which is observed. is fixed, taking into account the nature of the materials used and the desired safety margin.
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In the description which will follow with regard to the appended drawing given by way of example, the nature of the invention will be explained by considering this particular case of a temperature exchanger, but without it being able to This results in any limitation as to the scope of the applications of the invention. It also goes without saying that both the features given in the text and those resulting from the drawing form part of the invention.
Fig. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of a temperature exchanger according to the invention.
Fig. 2 is a diagram of one of the temperature laws which can be obtained.
Fig. 3 represents an embodiment of the distribution of the fuel (or of the oxidizer) to the various fireplaces.
Fig. 4 is a schematic section of a distributor,
Fig. 5 shows an apparatus organized for the combustion of solid fuels-
In the embodiment of the exchanger shown in FIG. 1, which is made up of two separate bodies I and 11, the fluid to be heated arrives in a first distribution box 2 via the duct 1, passes through the exchange bundle 3 of the exchanger body II (constituted by tubes or walls of any shape), opens into the manifold 4 and through the conduit 5 enters a second distribution box 6, passes through the bundle 7 of the exchanger body I, opens into the manifold 8 and escapes in 9.
The arrangement of the two exchanger bodies 1, and II is obviously only an example and there could be only one body with a single tubular bundle of the desired length or several bodies and several bundles *
The necessary heat is provided by a gas fuel, the total quantity of which adjusted by the valve 21 is then distributed between the burner 12 of the initial hearth 29 and the successive burners
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15, 14 ... n-1, n, n + 1, .... n + m.
The total quantity of oxidizer, which is determined to obtain such desired final combustion more or less oxidizing, reducing or perfect, is regulated by the valve 20 and is admitted in mass through the pipe 10 into the initial combustion chamber 29
The heating fluid, itself heated by the successive combustions at 12, 13, 14, 15 ..... n-1, n, until complete combustion or substantially such, circulates outside the exchange bundle 7, passes from the exchanger body I to the body II via the pipe 18, circulates in the body II outside the exchange bundle 3 and finally escapes at 19.
The fluid circuits could be swapped: the heated fluid passing outside the bundle of tubes, the heating fluid inside, In this case the intermediate foci would be made either by intermediate boxes between two sections. - successive lessons from the bundle, or by any other device enabling the dosed fluid to be brought to the appropriate points within the elements of the bundle.
The number of burners must be sufficient to be able to burn all the fuel corresponding to the maximum rate of the appliance. The fluid, oxidizer or fuel, is distributed by priority to the hearths in their normal order 29, 13 ...... n, .. n + ci. At a rate below the maximum rate a certain number of the last hotplates are not in activity.
Thanks to the partial and successive introductions of the fuel into the oxidizer mass introduced at 10, the suitable spacing of the points of introduction of the fuel fractions along the path of the heating fluid in the exchanger and, finally, by dosing the various fuel fractions introduced at these points it is possible to obtain, instead of the sudden, localized and generally excessive rise in temperature, which occurs when a perfect mixture of fuel and oxidizer is immediately burned,
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any desired law of temperature variation between the origin 29 of the path of the heating fluid and such point as one wishes of this path,
while the drawbacks of the palliatives used hitherto are avoided since it is finally possible to achieve complete combustion with total consumption of the oxidant. Naturally, the temperature will be at all points lower than the theoretical combustion temperature which is an ideal maximum The average value of the temperature along the path of the heating fluid can even be lower than the ignition temperature, because that if it is in fact higher than this temperature at the nose of each burner, a suitable staging of the burners and the dilution, which occurs between the combustion gases of each burner and the mass of heating fluid,
can lower the temperature of the fluid moving from one burner to another, ultimately giving an average lower than the ignition temperature. In this case, it is prudent to provide near each burner an ignition device such as a small independent burner, electric igniter, etc.
By staggering the burners and adjusting the quantity of fuel introduced into each burner, we therefore have the means to achieve various temperature laws along the path of the heating fluid.
As a first example of an interesting temperature law, we can cite that in which the temperature of the cone material constituting the exchange bundle is maintained over a certain length of this bundle at the maximum value compatible with the properties of said bundle. material. This law is eminently favorable to the reduction of the surface of the exchange bundle because the difference in the temperatures of the heating and heated fluids is then brought to the maximum at each point of the path. If the proportions of oxidizer and fuel are adjusted, in order to obtain perfect combustion, the volume of fumes will thus be reduced to a minimum. We can obtain
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In this way, it is a much better heat exchanger than any known to date.
The diagram drawn in fig. 2 illustrates the realization of such a law. On this diagram, the temperatures are plotted on the abscissa and the lengths of the heating fluid path are plotted on the ordinate; the origin being at the level of the first burner la * Curve I represents the temperature variation of the heating fluid, curve II the temperature variation of the heat exchange wall (tube wall} and curve III the variation of temperature of the heated fluid, it being accepted for simplicity that the temperature of the exchange wall is equal to the arithmetic average of the temperature of the heating and heated fluids.
At 29, that is to say at the level of the initial burner, the temperatures are respectively represented by the points t t't "for the heating fluid, the wall and the heated fluid, Between the initial burner 29 and the next burner 13 , the temperature of the heating fluid drops from t to t1, that of the wall from the value t '(assumed to be the maximum allowable temperature for the material of the wall) to t'1. while the temperature of the heated fluid fires which circulates in the opposite direction of the heating fluid passes from t "1 to t".
At the burner 13, the partial injection of fuel releases a new quantity of latent calories and the temperature of the heating fluid rises from t1 to t2, causing the temperature of the wall to rise from t'1 to t'2. The extent of the fuel injection into the burner 13 is determined in such a way that the temperature t 'is equal to t', that is to say always at the maximum admissible temperature for the material constituting the wall, etc. ...
Similar phenomena occur up to the level of the penultimate burner in activity n-1. At the level of the last A
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burner in operation ± the calories corresponding to the residual fuel injected are not sufficient to raise the wall temperature to the maximum admissible value.
The temperature jump of the heating fluid is a little lower than previously. From this point where combustion is complete, everything takes place as in the devices known at present, the temperature of the heating fluid decreases continuously until the moment of its evacuation corresponding to ordinate 19, the temperature of the heating fluid. exchange wall similarly decreases continuously up to the origin of the tube bundle 3 of the exchanger body II, finally the heated fluid circulating in the opposite direction sees its temperature increase progressively from that which it had at its inlet in the box 2.
The figurative diagram is obviously theoretical and does not quite correspond to reality, the variations in temperature of the heating fluid and of the wall represented in the form of sawtooths are in reality softer and appear in the form of more curves. or less @ wavy.
The diagram shows the increase in temperature differences between the heating fluid and the fluid heated from the first burner. This corresponds to parallel increases in heat exchange since these exchanges are themselves proportional to the temperature difference, from which the result, at equal efficiency, with known exchangers, is a notable reduction in the surface area. exchange, or, conversely, a significant increase in efficiency with equal exchange surface area ,.
The invention also makes it possible to obtain that the heated fluid exits at a temperature relatively little lower than that of the heating fluid at the first burner, without the necessary development of the exchange surfaces being unacceptable from a cost price point of view.
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In industrial devices, the automatic adjustment of the fuel proportion to the various burners can be obtained with oxidizer using known means, electrical, mechanical, electro-mechanical, etc ... acting on valves 20 and 21 placed on the pipes. 10 and 11 for supplying the oxidizer and the total fuel The initial impulse of this automatic adjustment can be made dependent either on the flow of heated fluid, measured for example by a Pitot tube or a venturi placed at the inlet fluid heated in box 2, or the temperature of the heated fluid. fé, measured by an adjustable thermostat at the outlet of the box 8, either of a combination of these two factors, or finally of any other factor according to the goal which one seeks to achieve.
Partial fuel control valves 22, 25, 24, 25, 28., ...
48, 49 can also be arranged upstream of each burner. partial, these valves being controlled individually according to the temperature law that is to be obtained. For example, in the case where it is sought to achieve the maximum admissible temperature on the exchange wall, these valves will be actuated by thermostats, arranged on this wall at the level of the successive burners 12, 13, 14, 15 .... n-1, n, ...... n + m. Special arrangements may be made for the operating safety of the device in the event of sudden variations in the flow of heated fluid.
In particular when it suddenly falls below a determined value, on the one hand it is necessary on the one hand to reduce or almost instantaneously cancel the fuel flow by a special valve 21a - which can also be confused with the valve 21 - on the other hand ensure the continuity of the flow of the heated fluid to evacuate some of the calories stored in the exchanger and thus lower the temperature of the appliance below the maximum temperature that has been set. according to the nature of the materials.
For example, this continuity of flow of the heated fluid can be obtained by a bypass of the inlet valve.
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of this fluid if it is assumed that the blower setting it in motion remains in operation and that the variations in flow rate come from an operation of the inlet valve. On the contrary, if these variations or cancellations of the flow result from a stopping of the blower, an auxiliary backup blower must be provided, the energy of which will be borrowed from a source different from that supplying the main blower (accumulators, motor with gasoline, diesel, etc ...).
The regulator system can be designed to adjust the intake valve bypass (normally open during operation) or to adjust the flow rate of the auxiliary blower, after putting it into service, either by "all or nothing", or by progressive adjustment.
In the embodiment of the dispensing which is shown in figs. 3 and 4 the valves 22, 23 ... 49 of fig.l are replaced by distributors D12, D13 ..... Dn + m-1; Each of these distributors can be formed as shown by way of example in FIG. 4. It comprises in a cylinder 50 a movable assembly with two pistons 51, 52, integral with one another and which form a slide controlling three orifices, namely: an orifice 53 through which the fluid coming from the preceding distributor arrives. , an orifice 54 through which the fluid going to the next distributor leaves, and finally an orifice 55 connected to the burner which corresponds to the distributor in question.
In this way, a distributor receives the fluid which has not been consumed in the previous focus and distributes it between its own focus and the following so that the temperature of its own home is brought to the desired value. The position of the distributor which is shown in FIG. 4 corresponds to the case where the fluid flow rate received at 53 has just the value sufficient for the corresponding focus to give the desired quantity of calories or is less than this value In this case, as shown, the orifice 54 going towards the The following distributor is closed, said distributor therefore not receiving rie and its burner being off, while the orifice 55 supplying the burner of the distributor shown is fully open.
If at
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on the contrary, the quantity of fluid which arrives at 53 is greater than that which is suitable for the burner of the distributor in question, the orifice '55 is closed by a greater or less amount while the orifice 54 is correspondingly opened. . The distributors are therefore ordered successively in the order D12, D13 ..
.... Dn + m-1 -: - .. This command can come from servomotors of any type: mechanical, electrical, pneumatic, hydraulic .... etc, placed under the control of one or more devices measuring the temperature that we want to maintain in successive heaters 12, 13, n + m - 1 or in certain units heated by heaters, Fig. 4 shows an example in which pressurized oil is sent by an auxiliary distributor 57 to one or the other of the pistons 51, 52, The movable spool of this distributor 57 is connected to a thermostat 58 which detects for example the temperature of the tube bundle of the exchanger in the corresponding focus.
In this embodiment, it has been assumed, as has already been said, that at the maximum speed of the exchanger, the temperature of the last zone n + m is never brought to the value imposed as maximum in the previous hearths, because the calories still to be released in this last hearth are insufficient. Consequently, at the maximum rate of the exchanger, the last distributor Dn + m-1 directs the balance of the fuel onto the last furnace n + m which, by combination with the balance of the oxidizer present in the fluid heating, ends combustion.
As a safety measure, the thermostat located at the last n + m combustion chamber can act by reducing, directly or indirectly through the intermediary of the oxidizer, the total fuel flow rate if, for a fortuitous cause, the maximum set temperature is exceeded.
The shape of the slots of the distributor at the start of the pipes 54 and 55 can be determined so that the elementary displacement of the mobile assembly of a length, 81, corresponds to
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responding to the temperature variation ¯tm, causes a surface variation ¯sde of the free passage section towards the pipe 55 so that the ratio A s is constant. The temperature correction will thus be made under identical conditions whatever the operating intensity of the appliance. Naturally, the practical form of light will be approximated as much as possible to the theoretical form, taking into account the space requirement and a sufficient approximation.
The light of pipe 54 will be identical to that of 55 so that any variation in section of one is compensated by an equal variation and in reverse direction of the other *
A second example of a temperature law that can be obtained according to the invention is the maintenance for the heated fluid until exhaustion of the latent calories that can be released by combustion, of a constant temperature equal to the maximum value compatible with the materials used in the construction of the exchanger.
In this case, the adjustment of the fuel admissions by the valves, 22, 25 ..... 28 ....... 48, 49 can be controlled by thermostats placed in the heating fluid at the level of the various burners 12 , 13 ...... n ..... n + m, in such a way that the temperature of the heating fluid is maintained in each of these hotplates in staggered activity, at the maximum value that is set. is fixed. This law provides full safety for the operation of an exchanger whose exchange core and the casing insulating the exchanger from the outside environment are of the same nature and directly in contact with the heating fluid.
In this case, the outer casing is brought to the maximum allowable temperature over the entire course of the staggered combustion, while the temperature of the walls of the exchange bundle decreases constantly as it moves away from the initial burner under the cooling action of the heated fluid flowing in the opposite direction.
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We understand all the interest that there will then be in protecting by insulating and refractory materials, the outer casing counteracts the action of the temperature of the heating fluid in order to be able to bring it to increasing values from from the initial burner until the latent calories are exhausted, so that the temperature of the walls of the exchange bundle is kept as compatible as possible with the nature of the materials used in its construction. We will thus arrive at the particular law of temperature previously exposed.
It is advantageous to provide a baffle device such as 30, 31 ... 45 making it possible to obtain for the heating fluid a circulation perpendicular to the tubes of the bundle, which gives an increase in the exchange coefficient.
Depending on the length of these baffles, two types of exchangers can be obtained: 1 'one conforming to the exchanger body I located to the left of FIG. 1 and in which the baffles extended through all the tubes of the bundle, the reversal of the direction of circulation of the heating fluid takes place outside this bundle and possibly the partial combustion chambers corresponding to the various burners ; - the other, in accordance with the exchanger body II located to the right of FIG. 1 and in which the baffles do not extend through the entire tube bundle; the changes in the direction of the fluid then take place in the areas of the bundle, which makes it possible to reduce the transverse bulk but slightly reduces the exchange coefficient.
It goes without saying that many modifications could be made to the embodiment which has been described. Instead of having two exchanger bodies with a 1800 fluid direction change from one to the other. , we could have a single body with a bundle of continuous tubas from end to end. The shape of the exchange bundle and the distribution of the echelon foci will depend on the conditions of realization which will have the prepre-
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derance, maximum heat output, minimum bulk etc ...
Instead of bringing in all the oxidizer at one point and the fuel in stages, it is possible to use the reverse arrangement, ie to bring in all the fuel at one time and to stage the oxidizer introductions. The number of injection points for the oxidizer or fuel air. so that the relative position of the staggered hearths or of the initial burner or of these two sets of members with respect to the exchange beam could be modified.
The heat exchange coefficient can be increased by circulating the heating and heated fluids, or one of them only, under pressure. The pressurization can be ensured for example by means of a rotary compressor driven by a gas turbine, the energy of which will be supplied by the heat still available in the heating fluid leaving the exchanger, this fluid also being able to be heated, if necessary, before its admission into the gas turbine.
It would also not be departing from the scope of the invention to superimpose on the method described other processes, for example by adding to the heating by fractional combustion an additional heating by means of hot fluids or fumes from any source.
By way of nonlimiting example, the following application may be cited: the hot, reducing or oxidizing fumes, leaving any furnace or fireplace, may receive, at various points, either oxidizer or fuel in order to improve the combustion while following a determined law. It would even be possible to provide for an additional supply of calories, if necessary, by adding the desired quantities of fuel and oxidizer with combustion carried out according to the invention.
The applications of the exchangers described are numerous. Such exchangers, made of metal, can in particular replace the @
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wind heaters or cowpers which are currently used in blast furnace installations and which are generally built of brick. In this case, the fuel may be blast furnace gas.
The bodies used in the combustion process which is the subject of the invention can be in the solid, liquid or gaseous state where the invention is applicable to all of these bodies, including the non-pulverized solids. .
For the latter one can design for example (fig. 5) a vertical or strongly inclined enclosure 60 if the fuel has to travel by gravity, or any if the fuel is propelled into the enclosure by mechanical means (mobile grid for example) t . When the flow takes place by gravity, the fuel can be introduced into the enclosure by means of a rotating drum 61 placed under a hopper 62 while the bottom ash can be extracted by a similar drum 63 at the base of the hopper. enclosure The oxidizer is brought to the various combustion points by a series of nozzles 12, 13 ...... n + m, playing the role of the burners described above, the flow rates of these various nozzles being able to be adjusted by means of of distributors D12 D13 ..
Dn + m-1, according to the indications already given.
The quantity of fuel introduced at 61 is metered out according to the desired intensity of the useful effect. The fuel dosage can be carried out either directly by placing this wise under the dependence of a device for measuring the intensity of the useful effect, or indirectly by making the measuring device act on the oxidizer dosage, this in turn acts on the fuel metering.
The useful effect of the apparatus may be very diverse. By way of non-limiting example, the following cases can be cited: - products to be treated can be mixed with the fuel as in shaft furnaces or, on the contrary, the products to be treated are separated from the fuel as in soft furnaces - fle.
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The calories contained in the fumes leaving the zone of use at 64 can be used for preheating and drying the fuel, and if necessary for the treated materials, before the evacuation of said fumes * - In certain special cases the distributors automatic valves can be replaced by manually operated valves @
The extractor 63 may, depending on the operating conditions, be of a very different type. Thus, in shaft furnaces where the materials are completely melted, it will be replaced by a capacity, usually known under the name of crucible, d 'where the extraction of the molten products takes place in a continuous or discontinuous manner.
The volume of the products extracted may be based on the factor or factors determining the useful effect of the device: loading height for example.
The order of admission of the oxidizer to the various burners may be as required either in the direction of fuel progression as shown in the figure, or in the reverse direction.
As stated in the preamble, the invention also extends to all devices other than exchangers, using the fractional combustion process which has been described.
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