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La présente invention est relative à un système pour gazéifier les combustibles liquides par pulvérisation, grâce à de l'air réchauffé à haute température, et à un brûleur réalisé sui- vant ce système.
Il est connu que le système le plus efficace pour.brûler des combustibles liquides, spécialement s'ils sont denses et vis= queux, consiste à les pulvériser grâce à un courant d'air qui les entraîne en suspension. La dimension des gouttelettes, bien que celles-ci soient très petites, est toujours limitée et la combustion
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s'effectue avec une série de petites explosions, dues à leur rapi- de oxydation, et qui déterminent dans la flamme un ronflemént ca- ractéristique et empêchent une combustion absolument totale. On connaît d'autres systèmes encore de combustion, qui exigent une évaporation ou gazéification préliminaires de combustible qui brûle ensuite comme un gaz.
Il est bien exact qu'on obtient ainsi une flamme plus douce et silencieuse et un meilleur rendement de combustion, mais on a ,par contre, divers inconvénients, spéciale- ment avec les huiles lourdes, dus au fait que des résidus et pro- duits carbonés provenant de la distillation et de la pyrogénation du combustible obstruent très rapidement les conduits et les gi- cleurs en annihilant les avantages du système. Par contre, le système de la présente invention résoud complètement le problème en réunissant les avantages de la pulvérisation et de la gazéifi- cation et en éliminant les inconvénients qui en découlent.
Suivant l'invention, le combustible est pulvérisé grâce à de l'air primaire réchauffé à une température supérieure à celle d'ébullition du combustible de manière qu'au moment même de leur formation, les petites gouttes de combustible s'évaporent instantanément en se mêlant intimement à l'air de pulvérisation et en brûlant ensuite comme gaz. Du fait que le combustible est mis en contact avec l'air réchauffé seulement au moment de la pulvérisation, c'est-à-dire, pratiquement au dehors du gicleur, il n'y a pas de raison de crain- dre, et l'expérience le confirme, qu'il se forme des obstructions dans les conduits et dans le gicleur.
Peu importe, pour obtenir les effets de l'invention, que l'entièreté ou une partie seulement de l'air soi ent réchauffées à haute température, ou encore que l'air soit fourni en diverses fractions réchauffées à des températures égales ou différentes, pourvu que la rencontre entre le combustibl@ et l'air chaud se fasse durant la phase de.pulvérisation.
Le système est applicable à tous les types de brûleurs conçus pour fonctionner avec une pulvérisation dans de l'air* -
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Ci-après, avec référence aux dessins annexés donnés à titre d'exem- ple non limitatifs, sont décrites deux des réalisations possibles de l'invention appliquée à un brûleur construit suivant la demande de brevet belge n 433.778 déposée le 20.8.1956; l'invention est donc, bien entendu, applicable aux brûleurs de modèle quelconque.
La figure 1 représente,en coupe schématique, le système de gazéification utilisant le pulvérisateur faisant l'objet du brevet belge n 488.480 déposé le 14 avril 1949, dans lequel l'en- tièreté de l'air primaire de pulvérisation est portéà température élevée.
La figure 2 représente une variante du même système ap- pliqué toujours au pulvérisateùr ci-avant, mais avec la différence que la pulvérisation est réalisée avec de l'air acte à la température normale, tandis que l'air réchauffé à haute température est ache- minée par un conduit coaxial au pulvérisateur et enveloppe le jet de mazout pulvérisé à sa sortie du gicleur.
Comme variante d'in- troduction d'air, une troisième possibilité de réalisation de l'in- vention réside dans le fait de réchauffer, soit l'air de pulvérisa- tion, soit celui qui enveloppe le jet pulvérisé, à des températu- res différentes ou encore à la même température. i
La figure 3 représente, toujours schématiquement, latéra- lement et en coupe, l'application de l'invention au brûleur déjà cité formant l'objet de la demande de brevet belge n 433.778 du 20.8.1956.
La figure 4 montre la même application en plan et par- tiellement en coupe.
A la figure 1, la référence 1 désigne le support du pulvérisateur, pourvu de deux conduits, 1'un,23,pour le combustible, l'autre22;pour. l'air primaire. Les références 3, 4, 5, 6, 7 et 11 désignent respectivement le gicleur de combustible, le diffuseur, la séparation trouée de centrage, l'hélice de turbulence à plu- sieurs commencements, le capuchon terminal, et le trou évasé à
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bords tranchants de ce capuchon. Tous ces organes servent à la pulvérisation du combustible, suivant le principe déjà cité dans le brevet belge n 4ÔÔ.4ÔO. Le combustible arrive au conduit 23 depuis une pompe doseuse, et l'air arrive au conduit 22 en venant d'un compresseur, cette pompe et ce compresseur n'étant pas re- présentés aux dessins.
L'application de l'invention consiste à faire passer l'air primaire dans un réchauffeur désigné d'une fa- çon générale par la référence 8 et où, d'une manière quelconque connue, on fait prendre à l'air une température élevée en rapport avec le type de combustible (à titre d'exemple, pour une huile com- bustible ayant une densité de 0,93 et une viscosité de 5 E à 50 C; la température sera-d'environ 280 C). Le réchauffeur pourrait, en particulier, être constitué d'un récipientparcouru par l'air primaire et placé dans une position convenable ou dans le foyer ou à la base de la cheminée.
A la figure 2, les organes sont les mêmes mais avec l'adjonction d'une gaine 9 qui enveloppe coaxiale*. ment le pulvérisateur jusqu'au capuchon et fait partie d'un manchon 10 dans lequel débouche le conduit 12, venant du réchauffeur 8.
La différence consiste en ce que la pulvérisation s'effectue dans ce cas avec la partie d'air qui entre dans le tube 22, tandis que la gazéification est réalisée grâce à l'air réchauffé provenant du réchauffeur 8 et acheminé par la gaine 9 pour envelopper le jet de mazout pulvérisé sortant du trou 11 du chapeau 7. L'air de pul- vérisation qui, à son tour, peut éventuellement être réchauffé par un réchauffeur non représenté au dessin, et l'air de gazéification peuvent provenir d'un compresseur unique ou de compresseurs dis- tincts.
Aux figures 3 et 4, est représentée l'application du sys- tème au brûleur faisant l'objet de la demande de brevet belge n 433.778 du 20.8.1956. Pour ce brûleur, seuls les éléments qui intéressent l'application du système sont désignés par des référé; ces et décrits.Aux figures 3 et 4, on peut voir : le pulvérisateur 13 du type illustré à la figure 1 de la demande belge susdite et
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qui, de ce fait, n'est pas décrit ; groupe de réglage de l'air et du mazout 14 avec le robinet de réglage 15 pour l'air de pul- vérisation ; le tube flexible 16 d'amenée d'air; le réservoir mé- tallique 17 placé dans le foyer en une position convenable pour être réchauffé sans être touché directement par la flamme ;
con- duit le d'arrivée d'air relativement froid, venant du compresseur du brûleur ; le conduit 19 qui mène l'air réchauffé au groupe 14 en passant par le conduit 16. La référence 20 désigne le conduit de décharge de l'excès d'air de pulvérisation, dont ce brûleur est muni. Le fonctionnement est expliqué ci-après.
Au début, on a une pulvérisation normale jusqu'à 'ce que le réservoir 17 se réchauffe de manière que l'air de pulvérisation atteigne la température nécessaire. Par la suite, le combustible, simultanément à la pulvérisation, est gazéifié et brûle avec les avantages déjà signalés. Comme il est connu, dans ce type particu- lier de brûleurs, le réglage de l'air primaire s'effectue en sous- trayant une partie de l'air et en l'envoyant dans le foyer par le conduit 20. L'effet avantageux sur la combustion, exercé par ce jet d'air et l'effet éjecteur qui en dérive, sont rehaussés par le fait que cet air se trouve à température élevée.
Le pulvérisateur peut être remplacé par celui qui est illustré à la figure 2 avec la seule différence que l'air sortant du tube 19 est acheminé par des moyens appropriés dans la gaine 9 et qu'au conduit 16 est amené de l'air provenant du compresseur qui fournit l'air au conduit 18 ou d'un autre compresseur. Comme on l'a déjà dit, l'air qui arrive au conduit 16 peut être à son tour réchauffé à une température identique ou différente de celle de l'air qui arrive dans la gaine 9. Les variantes constructives que ce système comporte sont si simples et facilement imaginables qu'on en omet la description. Il va de soi.que le réchauffement de l'air à haute température peut être obtenu avec d'autres moyens que celui cité, à titre d'exemple, et consistant à prévoir un ré- servoir dans le foyer.
On peut, en effet, obtenir encore ce ré-
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chauffement par voie électrique ou en utilisant, avec échange de chaleur, des fumées suffisamment chaudes, des vapeurs surchauffées, etc., quand on ne peut pas simplement utiliser directement pour la pulvérisation, de l'air suffisamment chaud issu de procédés in- dustriels. La mise en oeuvre de l'invention et ses applications pourront varier sans sortir du cadre du brevet. En particulier, l'application du système à des brûleurs de type différent de celui décrit à titre d'exemple rentre dans le cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Système de gazéification d'huiles combustibles, en particulier d'huiles denses et visqueuses, avec pulvérisation dans de l'air réchauffé à température élevée, caractérisé en ce-que, dans un dispositif de pulvérisation dans de l'air, celui-ci est introduit, en tout ou en partie, à température suffisamment élevée pour provoquer la gazéification des gouttelettes du combustible utilisé, pratiquement au moment de leur formation, des moyens étant prévus pour le réchauffement de cet air.
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The present invention relates to a system for gasifying liquid fuels by spraying, using air heated to high temperature, and to a burner produced according to this system.
It is known that the most efficient system for burning liquid fuels, especially if they are dense and viscous, consists in pulverizing them by means of a current of air which carries them in suspension. The size of the droplets, although they are very small, is always limited and combustion
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is carried out with a series of small explosions, due to their rapid oxidation, which cause a characteristic roar in the flame and prevent absolutely total combustion. Still other combustion systems are known which require preliminary evaporation or gasification of fuel which then burns as a gas.
It is quite true that this results in a smoother and quieter flame and a better combustion efficiency, but there are, on the other hand, various disadvantages, especially with heavy oils, due to the fact that residues and products Carbonaceous substances from the distillation and pyrogenation of the fuel very quickly clog the ducts and the nozzles, negating the advantages of the system. On the other hand, the system of the present invention completely solves the problem by combining the advantages of spraying and gasification and eliminating the disadvantages which result therefrom.
According to the invention, the fuel is pulverized by means of primary air heated to a temperature above that of the boiling point of the fuel so that at the very moment of their formation, the small drops of fuel instantly evaporate as they form. mixing intimately with the atomizing air and then burning as a gas. Since the fuel is brought into contact with the heated air only at the moment of spraying, that is to say, practically outside the nozzle, there is no reason to fear, and the Experience confirms that obstructions form in the ducts and in the nozzle.
It does not matter, in order to obtain the effects of the invention, whether all or only part of the air is heated to a high temperature, or even whether the air is supplied in various fractions heated to equal or different temperatures, provided that the meeting between the fuel and the hot air takes place during the spraying phase.
The system is applicable to all types of burners designed to operate with atomization in air * -
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Hereinafter, with reference to the appended drawings given by way of non-limiting example, are described two of the possible embodiments of the invention applied to a burner constructed according to Belgian patent application No. 433,778 filed on August 20, 1956; the invention is therefore, of course, applicable to burners of any model.
Figure 1 shows, in schematic section, the gasification system using the sprayer forming the subject of Belgian patent No. 488,480 filed April 14, 1949, in which all of the primary atomizing air is brought to high temperature.
Figure 2 shows a variant of the same system still applied to the above sprayer, but with the difference that the spraying is carried out with air at normal temperature, while the air heated to high temperature is dry. - undermined by a duct coaxial with the sprayer and envelops the jet of fuel oil sprayed at its outlet from the nozzle.
As a variant of air introduction, a third possibility of carrying out the invention resides in the fact of heating either the atomizing air or that which envelops the atomized jet, to temperatures. res different or at the same temperature. i
FIG. 3 represents, still schematically, laterally and in section, the application of the invention to the burner already mentioned forming the subject of Belgian patent application No. 433,778 of 8/20/956.
Figure 4 shows the same application in plan and partly in section.
In FIG. 1, reference 1 designates the support of the sprayer, provided with two conduits, one, 23, for the fuel, the other 22; for. primary air. The references 3, 4, 5, 6, 7 and 11 respectively designate the fuel nozzle, the diffuser, the centering hole partition, the multi-start turbulence propeller, the end cap, and the flared hole.
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sharp edges of this cap. All these organs are used for atomizing the fuel, according to the principle already mentioned in Belgian patent No. 4ÔÔ.4ÔO. Fuel arrives at line 23 from a metering pump, and air arrives at line 22 from a compressor, this pump and compressor not being shown in the drawings.
The application of the invention consists in passing the primary air through a heater generally designated by the reference 8 and where, in any known manner, the air is made to take a high temperature. in connection with the type of fuel (by way of example, for a fuel oil having a density of 0.93 and a viscosity of 5 E at 50 C; the temperature will be -about 280 C). The heater could, in particular, consist of a receptacle through which the primary air flows and placed in a suitable position either in the hearth or at the base of the chimney.
In Figure 2, the components are the same but with the addition of a sheath 9 which coaxial envelope *. the sprayer up to the cap and forms part of a sleeve 10 into which the conduit 12 emerges, coming from the heater 8.
The difference is that the spraying is carried out in this case with the part of air which enters the tube 22, while the gasification is carried out thanks to the heated air coming from the heater 8 and conveyed through the sheath 9 for wrap the jet of atomized fuel oil coming out of hole 11 of cap 7. The atomization air which, in turn, can optionally be reheated by a heater not shown in the drawing, and the gasification air can come from a single compressor or separate compressors.
In FIGS. 3 and 4, the application of the system to the burner which is the subject of Belgian patent application no. 433,778 of 8/20/956 is shown. For this burner, only the elements which interest the application of the system are designated by referees; these and described. In Figures 3 and 4, one can see: the sprayer 13 of the type illustrated in Figure 1 of the aforementioned Belgian application and
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which, therefore, is not described; air and fuel oil regulating unit 14 with regulating valve 15 for atomizing air; the flexible tube 16 for supplying air; the metal reservoir 17 placed in the hearth in a position suitable for being heated without being directly touched by the flame;
leads the relatively cold air inlet from the burner compressor; the duct 19 which leads the heated air to the group 14 passing through the duct 16. The reference 20 designates the duct for discharging the excess atomizing air, with which this burner is provided. The operation is explained below.
At the start, normal spraying is carried out until tank 17 warms up so that the spray air reaches the required temperature. Subsequently, the fuel, simultaneously with the pulverization, is gasified and burns with the advantages already mentioned. As is known, in this particular type of burner, the primary air is regulated by subtracting a portion of the air and sending it into the hearth through duct 20. The effect advantageous on the combustion, exerted by this air jet and the ejector effect which derives from it, are enhanced by the fact that this air is at high temperature.
The sprayer can be replaced by the one illustrated in FIG. 2 with the only difference that the air leaving the tube 19 is conveyed by suitable means in the duct 9 and that to the duct 16 is supplied air from the tube. compressor which supplies air to duct 18 or to another compressor. As has already been said, the air which arrives at the duct 16 can in turn be heated to a temperature identical to or different from that of the air which arrives in the duct 9. The constructive variants that this system includes are so simple and easily imaginable that we omit the description. It goes without saying that the heating of the air to high temperature can be obtained with other means than that mentioned, by way of example, and consisting in providing a reservoir in the hearth.
We can, in fact, still obtain this re-
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heating by electric means or by using, with heat exchange, sufficiently hot fumes, superheated vapors, etc., when it is not possible to simply use directly for spraying, sufficiently hot air obtained from industrial processes. The implementation of the invention and its applications may vary without departing from the scope of the patent. In particular, the application of the system to burners of a type different from that described by way of example comes within the scope of the invention.
CLAIMS
1. System for the gasification of fuel oils, in particular dense and viscous oils, with spraying into air heated to high temperature, characterized in that, in a spraying device in air, the same this is introduced, in whole or in part, at a sufficiently high temperature to cause gasification of the droplets of the fuel used, practically at the time of their formation, means being provided for heating this air.