<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne, en général, des brûleurs pour carburants liquides. L'invention a plus particulièrement trait à un brûleur du type vertical ou à débit vertical, destiné à être utilisé dans des fours et de façon générale et plus particulière., dans des fours du type industriel ayant une grande capacité de chauffage. En outre, l'invention concerne spécialement un brûleur vertical prévu pour des carburants lourds.
Par "carburants liquides", on entend à la fois des carburants qui sont principalement fournis sous forme de liquides et qui sont ensuite pulvérisés dans le brûleur, ainsi que les carburants qui sont fondamentalement solides, sous
<Desc/Clms Page number 2>
leur forme d'origine, mais qu'on a broyés pour en faire une poudre ou au moins des particules assez finement divisées, ce dernier type de carburant solide étant de ceux qui peuvent être éjectés hors de l'ajutage, sous la forme d'une suspen- sion. ce qui fait qu'il se comporte comme un fluide.
On a constaté que, dans le cas où l'on utilise des carburants lourds, on se heurte à.des difficultés pour obtenir leur combustion complète. Ceci est particulièrement vrai dans le cas où l'on utilise le brûleur comme brûleur vertical.
Le problème est surtout important lorsque l'on utilise des brais de raffineries à viscosité et à densité élevées. De tels carburants, qui comportent des pourcentages de brai relative- ment grands, créent une situation telle que même lorsque le brûleur fonctionne dans des conditions maxima de chauffe, il se produit un égouttement de carburant non brûlé qui retombe dans la structure d'amenée d'air primaire au brûleur.
Il en résulte une obstruction qui s'ajoute à une accumula- tion malpropre d'huiles poisseuses. Ainsi, non seulement le fonctionnement est relativement inefficace, mais encore on se heurte aux difficultés de fonctionnement déjà mentionnées.
Il y a lieu de remarquer qu'il faut se-attendre à des difficultés similaires dans le cas où un brûleur vertical utilise d'autres types de carburants qui comportent des constituants lourds, tels que certains types de combustibles finement divisés, par exemple de la houille en poudre ou un combustible analogue.
Compte tenu de ce qui précède, la présente invention a pour objet: - un type supérieur de brûleur vertical permettant de brûler des combustibles du type lourd; - une structure perfectionnée destinée à un brûleur du type vertical, cette structure étant telle qu'une partie des produits de la combustion, à mesure qu'ils quittent le
<Desc/Clms Page number 3>
courant éjecté de l'ajutage du brûleur, est remise'en circula- tion dans le courant-des gaz entretenant la combustion qui sont introduits autour de l'ajutage du brûleur;
- un brûleur vertical d'une construction ''perfection- née telle qu'il ne se présente avec ce brûleur aucune diffi- culté lors de la combustion des qualités les ?!??:-lourdes de carburants et qu'on obtient une combustion complète --'et entière de ces carburants.
Conformément à l'invention, on a prévu un brûleur particulièrement conçu pour brûler des carburants lourds se présentant sous une forme appropriée pour être pulvérisés, ce brûleur comportant: un ajutage de pulvérisation comportant une sortie destinée à'un jet de carburant pulvérisé; un dispositif d'amenée d'air servant à fournir de l'air sup- plémentaire au carburant pulvérisée un passage à air, en forme de venturi, entourant l'ajutage précité, de manière à éjecter un mélange combustible carburant-air hors de l'une des extré- mités dudit passage, le dispositif d'amenée d'air étant disposé à l'autre extrémité du passage;
enfin, un dispositif assurant la remise en circulation d'une partie des produits de combustion naissants quittant ledit passage à l'une de ses extrémités, pour la ramener dans le passage en un point situé sensiblement au niveau de la sortie de l'ajutage.
Afin que l'on puisse comprendre plus complètement l'invention, on va maintenant'la décrire en se référant au dessin annexé, sur lequel : la fig. 1 est une vue en coupe verticale représentant un brûleur du type à double bloc monté dans le plancher d'un four ou d'un appareil analogue, cette coupe étant faite par 1-1 de la fig. 2, en regardant dans le sens des flèches; la fig. 2 'est une vue en plan et en coupe, faite par 2-2 de la fig. 1; la fig. 3 est une vue en coupe verticale d'un brûleur du typo à un seul blo c;
<Desc/Clms Page number 4>
la fig. 4 est une vue en coupe horizontale, faite par 4-4 de la fig. 3, en regardant dans le sens des flèches; enfin, la fig. 5 est une vue en plan, partiellement en coupe, faite par 5-5 de la fig. 3.
En se référant à la fois aux figs. 1 et 2 du dessin mais surtout en se référant à la fige 1, on remarque que le brûleur comprend un conduit 11 d'amenée de carburant qui est orienté verticalement et qui est situé au centre, le long de l'axe vertical du brûleur. A l'extrémité supérieure ou bout du conduit 11 se trouve un ajutage 12 qui peut af- fecter toute forme désirée, qui dépend en partie du type de carburant à utiliser. A titre indicatif, on va supposer que le conduit 11 et l'ajutage 12 constituent un ajutage de 'brûleur du type servant à pulvériser de la vapeur. Il y a lieu de remarquer que ce brûleur lui-même fonctionne aussi bien dans le cas où l'ajutage 12 de pulvérisation est d'un type mécanique.
Autour de l'ajutage entier, constitué par l'ajutage ou conduit 11 d'amenée du carburant et par l'extrémité 12 de l'ajutage, se trouve un bloc cylindrique en matière réfrac- taire 13 qui comporte un passage 14 de venturi situé au centre de ce dernier. On doit noter que ce bloc cylindrique 13 peut être aussi bien construit en d'autres types de matières ré- sistant à la chaleur qu'en matière réfractaire; par exemple il peut, entre autres, être en acier inoxydable. En consé- quence, même lorsqu'on se réfère au bloc 13 " en matière réfrac- taire " pour la commodité de la description, on n'a nullement l'intention d'exclure d'autres matières.
L'emplacement relatif de ce passage 14 du venturi et du cylindre réfractaire 13, par rapport au conduit 11 de carburant et à son ajutage 12, est tel qu'ils sont coaxiaux.
L'ajutage 12 est situé au centre du passage 14 du venturi, lé-
<Desc/Clms Page number 5>
gèrement au-dessous du diamètre minimum (ou étranglement) 15 du passage du venturi. Le bloc réfractaire 13 est supporté par une structure de bottier 19 qui peut être fixée de toute manière pratique à une couche ou paroi mince extérieure 20 du four. Dans l'agencement illustré, on remarquera qu'un rebord large (ou bague) 21 est soudé à la paroi mince 20 du four, la matière de cette bague étant la même que celle de la paroi mince 20 du four. Un disque annulaire (ou plaque) de support 22 est soudé au bord inférieur de la bague 21 . Le boîtier 19 proprement dit est fixé au disque ou plaque de support 22 par tout moyen approprié, par exemple par soudage.
Le bottier 19 comprend: un disque annulaire ou bague 23 qui se trouve juste au-dessous du disque 22 et qui porte contre ce 'dernier; une bande ou une courte paroi latérale cylindrique 24, qui est soudée à la bague ou disque 23 ; enfin, une plaque (ou disque) de base 25 qui est soudée au bord inférieur de la paroi 24.
Au centre de la plaque de base 25 du boîtier 19 est ménagée une ouverture ou trou 28 qui se trouve 'directement au-dessous et dans l'alignement de l'extrémité inférieure du passage 14 du venturi, de manière à coïncider avec ce dernier.
A la plaque de base 25, autour des bords du trou 28, est sou- dée ou fixée d'une autre manière, une structure 29 supportant l'ajutage et sur laquelle est monté un manchon-palier 30.
Le palier 30 supporte à son tour, de façon coulissante, le conduit 11 de l'ajutage.
On remarquera que l'on peut régler l'extrémité 12 de l'ajutage réglée dans le sens vertical pour l'amener en position, ou en place, dans le passage 14 du venturi au moyen de tout agencement mécanique pratique tel que:celui qui est représen- té . Cet agencement, d'une part, comprend une crémaillère 34 qui est fixée à demeure sur l'un des côtés du conduit 11 d'amenée du carburant et qui s'étend longitudinalement le long A
<Desc/Clms Page number 6>
de ce dernier et, d'autre part, un pignon 35 qui engrène avec la crémaillère 34 en vue de provoquer un déplacement ver- tical ou de mise en position de la crémaillère, par un cou- lissement vertical de monte et baisse du conduit 11 qui y est fixé, lors de la rotation du pignon 35.
On a prévu également une poignée 36 fixée à un arbre 37 qui porte le pignon 35 qui est rendu solidaire de cet arbre, en vue de sa rotation avec ce dernier. Ainsi, on peut rapidement procéder,à un réglage mécanique en vue de régler, si on le désire, la flamme du brûleur,en modifiant la position relative de l'extrémité 12 de l'ajutage dans les limites de la longueur du passage 14 du venturi .
Il y a lieu de faire observer que le bloc 13 en ma- tière réfractaire présente, dans son ensemble, un contour cylindrique, mais qu'il existe plusieurs encoches (ou passages) 40 s'étendant verticalement, qui sont circonférentiellement es- pacées les unes des autres autour de la surface extérieure du bloc 13. Il existe, à la partie inférieure de chaque passage 40, une courte ouverture radiale 41 qui s'étend à travers le- bloc réfractaire 13,de manière à faire communiquer chaque passage 40 avec le passage 14 du venturi, dans la partie étran- glée 15, mais légèrement au-dessous du diamètre minimum de cette partie. Un capot cylindrique 42, relativement mince, entoure le bloc réfractaire 13.
Ce capot 42 s'emboîte étroi- tement sur la partie de diamètre maximum du bloc réfractaire 13 et il constitue la paroi ou limite extérieure de la partie verticale 40 des passages 40, 41, de remise en circulation.
Sur les bords supérieurs de la partie principale cylindrique droite du capot 42 se trouve une bague tronconique 43 qui fait partie intégrante des bords supérieurs du capot et qui s'étend vers l'intérieur, sur une distance telle que le bord supérieur de la bague 43 soit directement au-dessus de la surface inté-
<Desc/Clms Page number 7>
rieure ou surface courbe de rayon minimum des passages 40 de. remise en circulation. Le capot 42 ainsi que son bord 43 incliné vers l'intérieur sont en une matière résistant aux températures élevées, par exemple en acier spécial ou en ma- tière analogue.
'Un tube-manchon 48, coaxial à la structure du brû- leur, entoure la partie supérieure de la structure du brûleur décrite ci-dessus, ce tube-manchon 48 pouvant être en matière réfractaire et s'étendant vers le haut à travers toute l'épais- seur d'une couche réfractaire 49 du plancher du four.
On remarquera qu'il existe des ouvertures ou des lumières 52 d'admission de l'air primaire situées dans la structure de support 29 qui supporte le conduit 11 de l'aju- tage d'admission du carburant. Ces passages d'admission d'air primaire peuvent être réglables, si on le désire, par exemple au moyen de la structure représentée et qui est constituée par une paroi extérieure 53 et par une paroi inté- rieure 54 qu'on peut faire tourner l'une par rapport à l'autre autour du palier 30, ce qui fait que l'on peut régler la dimension des lumières ou des ouvertures 52 en faisant plus ou moins coïncider des trous pratiqués dans la paroi exté- rieure 53 avec ceux de la paroi intérieure 54. D'une manière analogue, il existe une structure d'almission d'air extérieur ou secondaire qui ,
comporte plusieurs ouvertures ou lumières 55 par lesquelles l'air secondaire peut passer pour pénétrer dans l'espace entourant le capot 42 et'parvenir dans le tube- manchon 48. Ici encore, on peut régler la section utile des ouvertures 55 permettant le passage de l'air secondaire, en prévoyant un déplacement coulissant relatif entre la paroi latérale intérieure 24 et une paroi extérieure 58 qu'on peut fixer de toute manière pratique, par exemple en la faisant reposer de façon coulissante sur un rebord 59 qui est fixé par soudage à la plaque de base 25.
<Desc/Clms Page number 8>
FONCTIONNEMENT -
On peut mieux décrire le fonctionnement du brûleur en se référant à la fig. 1 sur' laquelle on peut voir que le carburant est projeté sous forme d'un jet pulvérisé verticale- ment vers le haut à partir de l'extrémité 12 de l'ajutage, comme indiqué sur le dessin. Coince on l'a mentionné précédemment ce courant de particules finement divisées de carburant peut être créé de toute manière possible, par exemple par l'utili- sation d'un ajutage de pulvérisation de vapeur d'eau, ou bien par l'utilisation d'un ajutage de pulvérisation du type dit "mécanique".
On se rendra compte que l'ajutage de pulvé- risation du type mécanique pour carburants liquides est un ,ajutage dans lequel on utilise un orifice de dimension rela- tivement petite, en association avec une source à pression élevée du carburant liquide qui y est introduit. De cette façon, non seulement l'émission du carburant liquide se fait par projection, mais, en même temps, ce carburant est frag- menté en particules finement divisées, c'est-à-dire qu'il est pulvérisé.
Un tel jet de carburant pulvérisé crée un courant . d'air d'admission qui est aspiré vers le-haut à travers le passage 14 du venturi, une fois ou'il a pénétré par les passages 52 d'admission d'air primaire. Il se forme ainsi un mélange combustible de carburant et d'air dans le passage 14 du venturi, et la flambe s'entretient ordinairement d'elle- même en commençant à une distance relativement faible de l'extrémité d'éjection de l'ajutage 12.
En d'autres termes, les produits de la combustion naissent et restent dans cet état sur une certaine distance pendant qu'ils sont encore dans le passage 14 du venturi et après l'avoir quitté. Alors à mesure que ces produits de combustion continuent à être éjectés vers le haut et vers 3'extérieur du brûleur proprement
<Desc/Clms Page number 9>
dit, en direction du tube-manchon 48 et de l'intérieur du four ou bien en tout endroit où l'on utilise le brûleur, ils passent au delà des bords supérieurs du capot 42, ce qui fait que les bords extérieurs de ce courant de produits naissants et autres produits de combustion sont déviés par la bague tronconique 43 du capot et sont ramenés dans les passages 40 de remise en circulation,
ménagés autour des bords du bloc réfractaire 13 (dans lequel le passage 14 du venturi est formé). Une telle remise en circulation des produits de combustion très chauds a lieu en raison de l'action normale de venturi, qui a pour effet de créer une pression plus basse près de l'étran- glement 15 du passage 14 du venturi. Ainsi-, la partie déviée des produits de combustion naissants est aspirée vers le bas et passe par les passages 40 et par les ouvertures radiales 41 pour parvenir dans le courant d'air entrant qui entoure le conduit 11 de l'ajutage et le bout 12 de l'ajutage. De cette manière, les produits de combustion très chauds naissants provoquent une forte élévation de température du courant d'air entrant avant qu'il atteigne les bords inférieurs ou l'origine de la 'flamme du brûleur.
De cette façon, le mélange entrant est chauffé au-dessus de sa température de vaporisation de façon à provoquer une nouvelle vaporisation complète de toutes les particules lourdes du carburant qui se forment et qui tendent ou commencent à retomber à l'extérieur du courant de carburant' En conséquence,, il se produit une vaporisation complète de la totalité du carburant utilisé, même si le brûleur fonctionne comme un brûleur vertical dans une position complètement verticale. Il y a lieu de remarquer que dans ce mode de réalisation, la combustion complète du carburant utilise une certaine quantité d'air secondaire entrant par les lumières 55, comme indiqué ci-dessus. Cette quantité re- présente environ 20 à 40% de la quantité totale de l'air admis.
<Desc/Clms Page number 10>
Il y a lieu de noter qu'au moyen du dispositif de réglage décrit précédemment, en ce qui concerne le conduit 11 de l'ajutage et son extrémité d'éjection 12 (crémaillère 34 et pignon 35), on peut régler le brûleur en vue de permettre son fonctionne- ment avec diverses qualités de carburant, afin de pouvoir utiliser même le carburant le plus léger si cela devient nécessaire, en cas d'urgence. I,e réglage en vue d'un tel fonctionnement d'urgence consiste à soulever l'extrémité 12 de l'ajutage jusqu' à la partie supérieure, ou même au- dessus de la partie supérieure du passage 14 du venturi, étant donné que les effets de la remise en circulation deviendraient alors inutiles.
On a représenté sur les figs. 3, 4 et 5, une variante 'du brûleur conforme à l'invention. Cette forme de brûleur est un type de brûleur dit : "à bloc unique", ce qui signifie que la structure entière du brûleur est logée dans un boîtier à un seul élément et que la totalité de l'air entretenant la combustion est aspirée par un seul passage d'admission d'air au brûleur. Fondamentalement, les élémentsde ce brûleur sont les mêmes que ceux qui sont utilisés dans la partie intérieure du mode de réalisation décrit ci-dessus. En conséquence, on ne décrira pas, à nouveau, en détail, les particularités de ces éléments, ni leur relation mutuelle de fonctionnement.
En se référant aux figs. 3, 4 et 5, on voit qu'elles représentent une partie d'un plancher 62 de four qui comporte la couche épaisse habituelle de matière réfractaire supportée par une enveloppe extérieure 63 en matériau de construction, tel que de l'acier ou une matière analogue. Dans une ou- verture appropriée, pratiquée à travers le plancher-62, est logé un capot cylindrique 64 qui peut être construit en toute matière possible résistant à la chaleur,, telle que de ;L'acier inoxydable.
Au bord supérieur du capot 64 est fixée,de ma-
<Desc/Clms Page number 11>
nière à en faire partie intégrante, une bague tronconique 65 qui sert à créer la déviation d'une certaine quantité des produits de combustion naissants, de la façon précédemment décrite en ce qui concerne le premier mode de réalisation représenté sur les figs. 1 et 2.
Dans le capot 64 est concentriquement logé un bloc cylindrique 68 en matière résistant à la chaleur et dont la section transversale interne présente une configuration analogue à un passage du type en forme de venturi, comme cela est claire- ment illustré. Sur la périphérie extérieure du bloc 68 sont ménagés plusieurs passages axiaux constitués par des rainures 69 qui s'étendent depuis la partie supérieure du bloc 68, en direction du bas, à l'intérieur du capot 64 qui entoure le bloc 68 presque jusqu'à la partie inférieure de ce dernier.
Avec l'extrémité inférieure de chacun des passages axiaux 69 commu- nique un passage (ou ouverture) radial correspondant 70, ce qui fait qu'il existe plusieurs passages qui partent du bord extérieur, situé à la partie supérieure du bloc 68 et s'étendent vers le bas pour déboucher dans l'étranglement du passage du venturi pratiqué dans le bloc, légèrement au-dessous du diamètre minimum de ce passage.
A l'enveloppe 63 du four est fixée de toute manière pratique, par exemple au moyen de plusieurs boulons longs 72, une plaque de support 73 servant à maintenir un ajutage 74 d'alimentation du brûleur qui est situé à l'extrémité d'un conduit d'alimentation 75. Ce dernier est supporté, de toute manière pratique, sur la plaque 73; on peut, par exemple, utiliser des supports 76 constituant des fourreaux de palier.
Ici encore, on prévoit, dans cette variante, un dispositif de réglage cylindrique coulissant permettant de régler la posi- tion de l'ajutage 74 dans le brûleur. Un tel réglage peut être réalisé au moyen de n'importe quelle structure pratique, telle
<Desc/Clms Page number 12>
que celle qui comporte la crémaillère 80, le pighon 81 et la poignée 82 servant à faire tourner ce dernier et qui est représentée schématiquementd
La plaque 73 supporte également plusieurs ailet- tes 85, uniformément réparties sur une circonférence concentrique au conduit d'amenée 75. Ces ailettes 85 peuvent être montées de toute manière pratique, telle que celle qui est illustrée; elles sont, par exemple, fixées par leur bord inférieur à un axe 86.
Les axes 86 sont maintenus en place au moyen d'écrous 87 fixés sur leur extrémité. Il y a lieu de noter que ces ailettes 85 sont montées (de manière à faire un angle avec la tangente) toutes dans le même sens autour de la circonférence. Le but de ces ailettes 85 est de faire tourner l'air entrant, d'une manière générale en spirale, à mesure qu'il est aspiré à travers le brûleur.
Il y a lieu de noter que la construction parti- culière utilisée comporte des rainures étroites 90 taillées dans le bloc 69, à l'emplacement périphérique de chacun des boulons de support 72. Cette disposition permet d'avoir facilement accès aux boulons lors du mon- tage et du démontage de la structure du brûleur tout en réduisant également la quantité de matière résistant à la chaleur, qui constitue le bloc 68.
On remarquera que, dans cette variante., la quan- tité entière de l'air nécessaire pour entretenir la combustion est aspirée dans le brûleur., sans aucune in- troduction d'air secondaire. Toutefois, d'une manière générale, le fonctionnement du brûleur, en ce qui concerne la remise en circulation des Droduits de combustion naissants, a sensiblement lieu corme décrit précédemment en ce qui concerne l'autre mode de réalisation.
Il est bien évident que les modes de réalisation
<Desc/Clms Page number 13>
décrits ci-dessus et représentés sur le dessin annexé ne sont donnés qu'à titre indicatif et non limitatif et que l'on peut y apporter diverses modifications sans s'écarter pour cela de l'esprit et de la portée de l'invention.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Brûleur particulièrement prévu pour brûler des car- burants lourds, se présentant sous une forme pouvant convenir pour être pulvérisés, caractérisé en ce qu'il comprend un ajutage de pulvérisation comportant un dispositif d'éjection d'un jet de carburant pulvérisé et un dispositif d'admission d'air destiné à fournir de l'air supplémentaire au carburant pulvérisé, un passage en forme de venturi, destiné à envoyer de l'air, entoure l'ajutage précité afin d'éjecter un mélange combustible de carburant et d'air à partir de l'une de ses extrémités, ce dispositif d'admission d'air étant disposé à l'autre extrémité de ce passage, et un dispositif qui remet en circulation une partie des produits de combustion naissants quittant le passage précité par la première des extrémités mentionnées,
pour les ramener dans le passage en un point situé sensiblement au niveau de la sortie d.e l'ajutage.