CA2216012C - Agent combustible solide de destruction de la suie et des goudrons, son procede de fabrication et son utilisation - Google Patents

Abstract

Agent combustible solide de destruction de la suie et notamment des dépôts goudronneux dans les conduits de fumée, ledit agent comprenant en mélange une matière combustible cellulosique solide particulaire, un agent chimique et/ou catalytique destructeur de suie et un liant. La destruction de la suie et des dépôts goudronneux est obtenue par la combustion de l'agent combustible solide dans le foyer. Utilisation de l'agent combustible sous forme de bûches.

Description

AGENT COMBUSTIBLE SOLIDE DE DESTRUCTION DE LA SUIE ET
DES GOUDRONS, SON PROCÉDÉ DE FABRICATION
ET SON UTILISATION
La présente invention concerne le ramonage chimique et/ou catalytique des appareils de combustion et des conduits de fumée. Elle concerne plus particulièrement un agent combus-tible solide de destruction chimique et/ou catalytique de la suie, son procédé de fabrication et son utilisation.
Par "suie" , dans la présente description, on entend les dépôts de toute nature qui se forment dans les appareils de chauffage et plus particulièrement dans les conduits de fumée.
Ces dépôts peuvent être de nature diverse, notamment des parti-cules de matière carbonée, des cendres entraînées et surtout des goudrons. Ces derniers se déposent principalement dans la partie inférieure des conduits de fumée. La formation et le dé-pôt de ces matières sont particulièrement accentués dans le cas de la combustion de combustibles solides tels que le charbon et le bois, en particulier avec les foyers fermés ou "inserts".
L'accumulation de ces matières et notamment des gou-drons dans les cheminées est dangereuse car ces matières sont inflammables et sont à l'origine des feux de cheminée. Elles sont aussi à l'origine du mauvais tirage des cheminées et appa-reils de combustion car elles rétrécissent la section des conduits. Un ramonage traditionnel avec un hérisson ne peut venir à bout des goudrons qui forment une croûte dure, collée aux parois du conduit de sorte que, même après un ramonage méca-nique traditionnel, le risque de feu de cheminée persiste.

2 On trouve actuellement sur le marché des produits de ra-monage dits "chimiques" ou "catalytiques" . Certains de ces pro-duits renferment du soufre destiné à décomposer les goudrons pour faciliter leur combustion avec tous les risques que cela comporte, notamment le risque d'un feu de cheminée, car il faut chauffer le conduit au maximum pour rendre le produit efficace, et le risque de détérioration des conduits par la soude causti-que ou ses produits de décomposition.
La littérature scientifique et les brevets énumèrent de nombreux autres agents chimiques ou catalytiques destinés à
empêcher la formation de dépôts dans les fours et les cheminées ou même â détruire ces dépôts une fois qu'ils ont été formés, mais ces agents sont le plus souvent d' un emploi peu pratique, notamment lorsqu' ils sont présentés sous forme liquide ou sous forme de poudre. Les agents liquides nécessitent des buses d' injection et leur emploi ne peut donc être envisagé avec les appareils de chauffage domestiques ; quant aux agents en pou-dre, leur emploi est délicat car il faut ajouter une poudre en dosage plus ou moins précis sur un feu plus ou moins soutenu, très difficile à mesurer et à maîtriser. En outre une grande partie de la poudre ou de ses produits de décomposition est entraînée dans l' atmosphère, ce qui représente une perte et des risques de pollution.
Le document FR-A-2 554 458 décrit un agent combustible solide agissant de façon préventive ou curative sur les dépôts et la suie dans les générateurs de calories. Cet agent peut com prendre, entre autres, une matière combustible cellulosique particulaire, un agent actif préventif ou curatif pour la suie et les dépôts goudronneux et facultativement un liant. Les ag glomérés obtenus, par exemple sous forme de briquettes, de bû-chettes ou de granulés sont introduits dans un foyer actif, à
raison d' environ un kilogramme par tonne de combustible, l' ag-gloméré renfermant lui-même quelques grammes ou dizaines de grammes d'agent anti-suie par kilogramme d'aggloméré.
L'emploi de cire de paraffine comme liant pour des ma-tières cellulosiques dans la fabrication d'allume-feux et de bûches artificielles est connu des documents US-A-4 147 518 et

3 US-A-3 297 419 respectivement. Ce dernier document prévoit d'incorporer aux bûches artificielles des additifs organo-métalliques, en proportion inférieure à 0,1% et dont l'effet est d'améliorer la combustion terminale des bûches, ou des nitrates â raison de 5% en poids pour simuler les craquements produits par une bûche en bois réelle. Il n'y a aucune suggestion d'un effet sur le ramonage des cheminées.
Le document US-A-3 637 355 décrit aussi des bûches artificielles à base de sciure de bois et de cire de paraffine. Ces bûches renferment des colorants de flamme, y compris des sels de métaux en proportion minime, de l'ordre de 1 à 2% dans l'exemple. Rien n'est indiqué
concernant un possible effet de ramonage des cheminées.
Les inconvénients précités des agents de ramonage connus sont réduits ou supprimés par l'emploi de l'agent solide de destruction des suies, ou agent de ramonage, de l'invention, et par le mode préféré de sa mise en oeuvre.
L'invention repose sur le concept nouveau de réaliser une masse solide combustible incorporant un agent de destruction de la suie et notamment des goudrons. La combustion de cette masse permet à l'agent de destruction de la suie de se volatiliser au fur et à mesure de la combustion et de venir au contact de la suie et des goudrons.
L'agent de ramonage de l'invention est donc constitué d'un agrégat solide comprenant, comme consti-tuants essentiels:
a) une matière combustible cellulosique solide particulaire, 3a b) un agent chimique et/ou catalytique destruc-teur de suie, et c) un liant.
Plus particulièrement la présente invention vise un agent combustible solide de destruction de la suie et des dépôts goudronneux, constitué d'un agrégat solide comprenant, comme constituants essentiels:
a) une matière combustible cellulosique solide particulaire, b) un agent chimique et/ou catalytique destruc-teur de suie, et c) un liant, dans lequel les proportions relatives desdits constituants essentiels sont, en poids, de 20 à 80% de a), de 10 à 40%
de b) et de 10 à 70% de c) pour 100 parties de (a + b + c).
La présente invention propose aussi un procédé
de destruction de la suie et des dépôts goudronneux du conduit de fumée d'un foyer, ledit procédé comportant la mise en place dans ledit foyer, qui n'est pas déjà allumé
et entretenu, d'un agent combustible solide constitué d'un agrégat solide renfermant, comme constituants essentiels, a) une matière combustible cellulosique solide particulaire, b) un agent chimique et/ou catalytique destruc-teur de suie et de dépôts goudronneux, et c) un liant, et l'inflammation et la combus-tion dudit agent dans ledit foyer, le pourcentage et la quantité de a), b) et c) étant suffisant pour permettre de détruire substantiellement la suie et les dépôts goudronneux, et ainsi nettoyer le conduit.

3b De préférence les composants ci-dessus se trouvent en mélange sensiblement homogène, bien que l'on puisse envisager, par exemple, l'emploi de couches successives des éléments (a) et (b) liées par l'élément (c), ou encore un enrobage superficiel final du mélange par le seul composant (c) ou (a) ou le

4 mélange (c + a), par exemple pour accélérer l'inflammation. On peut aussi mettre la totalité du composant (b) au centre ou dans l'axe central de la composition.
L'agent de ramonage de l'invention présente plusieurs avantages par rapport aux agents de ramonage de la technique antérieure, et notamment les suivants .
- il est "autonome", c'est-à-dire qu'il n'est plus be-soin de faire un feu séparé et d'y ajouter une bûche artifi-cielle ou une poudre en dosage mal réglé ; il est donc beaucoup plus facile à utiliser par n' importe quel utilisateur en toute sécurité et fiabilité, particulièrement dans les cheminées fortement encrassées, - il est également plus performant en ce sens que le dé-gagement du produit actif va se poursuivre de manière régulière tout au long de la combustion ce qui donne à ce produit actif un temps suffisant-pour traiter les goudrons, la combustion de l' agent de ramonage amenant les goudrons à une température per-mettant de les traiter de manière efficace. Le ramonage est donc obtenu plus rapidement que par emploi des techniques chimiques et/ou catalytiques connues.
La matière combustible cellulosique solide particulaire est de préférence constituée de particules de bois, par exemple sous forme de sciure, de farine, de copeaux, de fibres ou analo-Bues. On peut néanmoins utiliser d'autres matières combusti-bles cellulosiques, par exemple des produits de broyage ou ha-chage de paille de céréales, des résidus broyés et séchés de certaines ordures ménagères (résidus végétaux) ou des résidus d'usines de pàte à papier. La dimension des particules est avan-tageusement comprise entre 0,1 et 10 mm pour la sciure et la farine de bois. D'autres matières sont plus longues (copeaux ou fibres) mais leur épaisseur est alors de préférence comprise entre 0,1 et 2 mm.
L'agent chimique et/ou catalytique destructeur de suie et notamment de goudron peut être l'un quelconqûe des agents utilisables à cette fin et dont on peut trouver de nombreux exemples dans la littérature scientifique et les brevets. On mentionnera, sans que cette liste soit limitative, les sels d'ammonium tels que le chlorure, le nitrate, l'acétate ou le sulfate d' ammonium, les acétates et nitrates de potassium et/ou magnésium, les phosphates tels que les phosphates d' ammonium et les phosphates de métaux alcalins et alcalino-terreux, les car-s bonates, oxydes et hydroxydes de métaux alcalins et alcalino-terreux, par exemple ceux de sodium, potassium, calcium et am-monium. Les composés de métaux polyvalents tels que le cuivre, le manganèse, le fer et le cérium peuvent avoir un effet cataly-tique et sont donc utiles dans l' invention, par exemple à raison de 0, 1 à 2 ~ en poids. Ces divers composés peuvent être utilisés seuls ou en mélanges. A titre d'exemples on peut citer .
- un mélange de nitrate de potassium et de sulfate d'am-monium (1 . 10 à 10 . 1 en poids), - un mélange de sulfate d' ammonium et de chlorure de ma-gnésium (2 . 10 à 10 . 2 en poids), - un mélange de phosphate dicalcique, de chlorure d' am-monium, de sulfate de fer et de nitrate de calcium, - un mélange de phosphate d' ammonium, de sulfate d' ammo-nium et de nitrate de cuivre, - un mélange d' acétate de potassium et de nitrate de ma-gnésium.
Des résultats supérieurs ont été obtenus avec un mélange de P205 ou d' acide phosphorique et d' un sel d' ammonium, notam-ment un mélange de pentoxyde de phosphore et.d' un sel d' ammonium à raison de 10-90 ~S en poids de l'un pour 90-10 ~ en poids de l'autre, par exemple un mélange de pentoxyde de phosphore et de sul fate d' ammonium ( 1 : 10 à 10 : 1 en poids ) avec ou sans addi-tion d'un composé de cuivre ou de manganèse.
Le mécanisme d' action de l' agent destructeur de suie et de goudrons [élément (b) de l'invention) dépend dans une cer taine mesure de l'agent choisi, mais, quel que soit cet agent, son mécanisme d' action est encore mal connu. Ce qui est constaté
c'est que ces agents facilitent la conversion des dépôts gou dronneux en cendres pulvérulentes et peu adhéréntes qui se détachent plus facilement.. Les sels d'ammonium se vaporisent facilement et servent d'entraîneurs pour les autres composés minéraux présents. Ils ont toutefois aussi une action propre de désagrégation des dép8ts.
On pense donc que le mécanisme est principalement chimi-que mais que les métaux ou composés de métaux éventuellement présents, tels que ceux du fer, du cuivre ou du manganèse, peu-vent avoir une action catalytique.
Les explications précitées ne doivent pas être considé-rées comme limitant l'invention de quelque manière que ce soit.
Le liant est une matière quelconque capable de maintenir la cohésion du mélange des éléments (a) et (b). La préférence est donnée à une cire de paraffine solide à la température ordi-naire. En effet 1a paraffine est une matière combustible par effet de mèche et qui, à l'état fondu, peut imprégner les élé-ments (a) et (b), et, après refroidissement, maintient une bonne cohésion entre ces éléments dans le solide obtenu. On préfère une paraffine qui fond au-delà de 40°C. On peut toutefois éga-lement utiliser une colle naturelle, artificielle ou synthéti-que, et par exemple une colle vinylique, une résine thermoplas-tique, une matière amylacée, de l'acide stéarique.
Les proportions relatives des éléments (a, b et c) peu-vent varier largement en fonction notamment de la nature propre de chacun des éléments de la composition, de leur porosité, de leur combustibilité et, pour l' agent de destruction de la suie, de son efficacité.
Dans la plupart des cas, les proportions pondérales re-lat ives seront de 20 à 80 ~ de ( a ) , 10 à 40 ~k de ( b ) et 10 à 70 de (c) pour 100 parties du mélange (a + b + c). Des matières additionnelles peuvent toutefois être présentes, soit comme diluants, par exemple de la silice et des silicates, soit comme additifs de combustion, soit comme agents modifiant l'esthé-tique, par exemple un colorant ou un pigment, soit à toute autre fin. Leur proportion pondérale ne dépassera pas la moitié de la proportion de (a + b + c) et restera de préférence inférieure à
10 ~S et, mieux, inférieure à 5 ~ de cette proportion.
On préfère toutefois les proportions suivantes .
( a ) . 25 à 45 ~k en poids (b) . 15 à 30 ~ en poids (c) : 40 à 65 ~ en poids, le tout ramené à 100 parties de (a + b + c).
L'agent combustible de destruction de la suie selon l'invention peut se présenter sous toute forme désirée soit régulière, par exemple cubes, cylindres, polygones quelcon ques, sphères, soit sous forme aléatoire. Dans le cas de foyers utilisant normalement le bois, on préfère une forme en bûche ou bûchette à la fois plus esthétique et plus pratique. Les dimen-sions de la bûche ou bûchette pourront être quelconques et seront de préférence approximativement celles des bûches de bois habituellement utilisées dans le foyer, correspondant le plus souvent â une longueur de 10 à 40 cm.
Le procédé de fabrication des agrégats de l'invention peut être du même type que celui utilisé classiquement dans la fabrication d'une bûche en sciure de bois et paraffine ou dans la fabrication d'une bûche simplement compressée, à la diffé-rence près que la matière combustible (a) est additionnée d'agent anti-suie (b) avant encollage ou enrobage par l'agent ( c ) ou au cours de celui-ci . Le mélange obtenu ( a + b + c ) peut être moulé à la presse ou extrudé, ou encore coulé dans des moules. Si le liant est utilisé sous forme de solution ou dis-persion dans un solvant, on élimine celui-ci par évaporation ou séchage. On préfère que les éléments de l'agrégat soient répar-tis de manière sensiblement homogène, bien que l'on puisse aussi disposer l'agent (b) au centre ou par couches succes-sives.
L'agrégat, par exemple la bûche, obtenu peut ensuite, si désiré, être emballé dans une enveloppe en matière de préféren-ce combustible qui facilitera l'inflammation, par exemple du papier, du carton ou du papier ou carton paraffiné ou traité
pour faciliter son ignition.
Exemple On mélange à la température de 80°C 400 parties en poids de sciure de bois sèche de granulométrie moyenne-de 1 mm avec 200 parties en poids d'un mélange en parties égales en poids de sulfate d' ammonium et de pentoxyde de phosphore et 600 parties en poids de paraffine fondue. Après refroidissement partiel pour solidifier au moins en partie la paraffine, on extrude le mélange et on découpe des morceaux d'extrudés d'une longueur d' environ 30 cm, le diamètre moyen étant d' environ 12 à 15 cm.
Ces morceaux ont l'apparence de bûches. On emballe ces bûches dans des sacs en papier, ce qui n'est toutefois pas indispen-sable.
On place une bûche de ce type dans un foyer à bois, préalablement éteint et dont la cheminée nécessite un ramonage et on enflamme cette bûche. La bûche brûle avec flamme pendant environ 30 minutes à 2 heures selon sa taille, et dégage de la chaleur qui échauffe la cheminée et ramollit les dépôts, tandis que le produit actif commence à traiter la cheminée. Ensuite la bûche continue de se consumer doucement tout en dégageant une fumée lente qui peut durer, par exemple, de 2 à 6 heures. L'ac-tion du produit actif se poursuit et l' on peut constater ensuite que les dépôts dans la cheminée ont été fortement réduits, sinon supprimés, ou encore ont été rendus friables ce qui permet leur détachement aisé. Dans le cas de cheminées très sales, le trai-tement peut être renouvelé.
Ainsi en quelques heures on obtient un résultat égal ou supérieur à celui obtenu en 8 à 10 jours de traitement avec les poudres du commerce.
I1 convient de noter qu'il n'est pas nécessaire de met tre la bûche dans un foyer déjà allumé et entretenu. Tvut au contraire les meilleurs résultats sont obtenus en l'absence de tout autre. combustible.
De bons résultats ont également été obtenus avec un mélange de sulfate d'ammonium et de chlorure de potassium (40/60 en poids) ainsi qu'avec un mélange d'acétate de potas-sium et de sulfate d'ammonium (30/70 en poids) avec ou sans addition de nitrate de cuivre.

Claims (20)

1. Agent combustible solide de destruction de la suie et des dépôts goudronneux, constitué d'un agrégat solide comprenant, comme constituants essentiels:
a) une matière combustible cellulosique solide particulaire, b) un agent chimique et/ou catalytique destructeur de suie, et c) un liant, dans lequel les proportions relatives desdits constituants essentiels sont, en poids, de 20 à 80% de a), de 10 à 40%
de b) et de 10 à 70% de c) pour 100 parties de (a + b + c).

2. Agent selon la revendication 1, dans lequel les proportions relatives sont, en poids, de 25 à 45% de a), de 15 à 30% de b) et de 40 à 65% de c) pour 100 parties de (a + b + c).

3. Agent selon la revendication 1, présent sous la forme de bûche d'une longueur de 10 à 40 cm.

4. Agent selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, présent sous la forme de bûche d'une taille correspondant à une durée de combustion autonome avec flamme de 30 minutes à 2 heures.

5. Agent selon la revendication 1, dans lequel la matière combustible solide particulaire a) est constituée de particules de bois et le liant c) est choisi du groupe comprenant de la cire de paraffine, une colle, une résine thermoplastique, une matière amylacée et de l'acide stéarique.

6. Agent selon la revendication 5, dans lequel l'agent b) comprend un sel d'ammonium.

7. Agent selon la revendication 5, dans lequel l'agent b) comprend du pentoxyde de phosphore ou de l'acide phosphorique et un sel d'ammonium.

8. Agent selon l'une quelconque des revendications à 7, dans lequel l'agent b) est un mélange de pentoxyde de phosphore et d'un sel d'ammonium à raison de 10-90% en poids de l'un pour 90-10% en poids de l'autre.

9. Agent selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le sel d'ammonium est le sulfate d'ammonium.

10. Agent selon la revendication 5, dans lequel l'agent b) comprend du phosphate d'ammonium.

11. Procédé de fabrication de l'agent de l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'on mélange les composants a), b) et c) dans les proportions indiquées, et en ce que le mélange résultant est mis en forme.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé
en ce que le composant c) est de la cire de paraffine et en ce que le mélange est effectué avec la cire de paraffine fondue, ce mélange étant suivi d'un refroidissement au moins partiel, pour solidifier au moins partiellement la cire de paraffine, et de l'extrusion du mélange.

13. Procédé de destruction de la suie et des dépôts goudronneux du conduit de fumée d'un foyer, ledit procédé comportant la mise en place dans ledit foyer, qui n'est pas déjà allumé et entretenu, d'un agent combustible solide constitué d'un agrégat solide renfermant, comme constituants essentiels, a) une matière combustible cellulosique solide particulaire, b) un agent chimique et/ou catalytique destructeur de suie et de dépôts goudronneux, et c) un liant, et l'inflammation et la combustion dudit agent dans ledit foyer, le pourcentage et la quantité de a), b) et c) étant suffisant pour permettre de détruire substantiellement la suie et les dépôts goudronneux,. et ainsi nettoyer le conduit.

14. Procédé selon la revendication 13, dans laquelle l'agent combustible solide qui renferme les constituants a), b) et c) est sous forme de bûche et constitue le seul matériau combustible présent dans le foyer, les proportions pondérales respectives des constituants étant de 20 à 80% de a), de 10 à 40% de b) et de 10 à 70% de c) pour 100 parties de (a + b + c).

15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel la matière combustible cellulosique solide particulaire a) est constitué de particules de bois et le liant est choisi du groupe comprenant de la cire de paraffine, une colle, une résine thermoplastique, une matière amylacée et de l'acide stéarique.

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, dans lequel l'agent combustible solide est tel que défini dans la revendication 2.

17. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, dans lequel le constituant b) comprend du pentoxyde de phosphore ou de l'acide phosphorique et un sel d'ammonium.

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, dans lequel le constituant b) comprend du phosphate d'ammonium.

19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 18, dans lequel le constituant b) comprend du pentoxyde de phospore et du sulfate d'ammonium à raison de 10.90% en poids de l'un pour 90-10% en poids de l'autre.

20. Agent selon la revendication 1, sous la forme d'une bûche.