Appareil de chauffage par combustion submergée La présente invention a pour objet un appareil de chauffage par combustion submergée du type compor tant dans une colonne une chambre de combustion dispo sée au-dessous d'un espace garni de corps répartissant les fluides qui s'y rencontrent à contre-courant, le liqui de à chauffer descendant d'une part et lés gaz de com bustion montant d'autre part.
Conformément à l'invention l'appareil comporte une chambre de .combustion qui a la forme d'une cloche fermée du haut et oblige les gaz de combustion à con tourner 1ë.--bord inférieur de la cloche pour rencontrer immédiatement le liquide tombant dispersé de l'espace à corps de répartitioh.
Dans les appareils de chauffage pa@;combustion sub mergée connus, la chambre de combustion est ouverte vers le haut, ce qui a pour conséquence que les gaz très chauds sortant de cette chambre ne rencontrent le liqui de à chauffer que dans l'espace à corps de répartition ou seulement très peu auparavant. Il en résulte que la grille soutenant les corps de répartition et ces derniers sont soumis à la corrosion et à des incrustations rapides par les gaz de combustion très chauds, pouvant avoir à ce moment une température de l'ordre<B>de</B> 10000 C.
De plus, le transfert de la chaleur des gaz au liquide à chauffer s'effectuant essentiellement dans l'espace à corps de répartition, celui-ci doit avoir des dimensions considéra bles et occuper dans la colonne un grand volume.
Ces inconvénients sont éliminés dans l'appareil sui vant l'invention par le fait que les gaz de combustion très chauds, en contournant avec grande turbulence le bord inférieur de la cloche, transmettent immédiatement au liquide descendant une grande partie de leur chaleur, soit par rayonnement, soit par contact direct avec le liquide en gouttelettes. Les gaz sont par conséquent for tement refroidis lorsqu'ils montent dans l'espace annu laire entre la cloche et la paroi de la colonne et n'accu sent qu'une température modérée, à laquelle ils n'ont plus d'effet corrosif et incrustant et présentent une con traction très sensible de leur volume.
De plus, l'espace à corps de répartition peut être sen siblement plus petit que dans les appareils où les gaz quittent la chambre de combustion par le haut pour entrer directement dans cet espace, ce qui permet de diminuer la section et la hauteur de la colonne et de réduire de ce fait la quantité de fonte et de tôle d'acier résistant à la corrosion, nécessaires à la combustion de l'appareil. On peut aussi se passer du calorifugeage de la paroi extérieure- de la colonne,
vu que celle-ci n'est nulle part en contact direct avec des gaz de combustion chauds. Il résulte de ce qui précède que le prix de revient de l'appareil suivant l'invention est sensiblement inférieur à celui des appareils de chauffage par combus tion submergée connus, et en outre que ses frais d'entre tien sont plus réduits.
Le brûleur est avantageusement disposé horizontale ment au niveau de la partie supérieure de la chambre de combustion, ce qui permet d'une part un accès aisé à tous les organes du brûleur, et d'autre part d'accumuler le liquide chaud au-dessous de la chambre de combus tion, alors que dans les appareils connus, le liquide chaud est accumulé le plus souvent autour de la chambre de combustion et le brûleur disposé verticalement dans l'axe de cette chambre,
ce qui a pour conséquence que le brûleur est difficilement accessible et que la hauteur de la colonne doit être prévue plus grande que dans l'appa reil suivant la présente invention. La forme de cloche fermée du haut de la chambre de combustion empêche l'immersion du brûleur lors d'une montée du niveau du liquide pouvant s'accumuler au bas de la colonne, par exemple pendant que l'appareil est hors service.
Comme les gaz de combustion quittent l'appareil pour gagner la cheminée à une température à peine supé rieure à celle du liquide froid entrant, le rendement ther- mique de l'appareil suivant l'invention se rapproche sen siblement de 100 pour cent.
En somme, l'appareil de chauffage par combustion submergée conforme à l'invention, se distingue des appa reils connus par une exécution plus simple, un encom brement moindre, un prix de revient nettement plus faible et un rendement thermique supérieur.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple une forme d'exécution de l'invention.
La figure unique montre une coupe schématique du nouvel appareil de chauffage à combustion submergée. Cet appareil comporte dans urne colonne de section circulaire ou rectangulaire 1, une chambre de combus tion 2 ayant la forme d'une cloche fermée du haut qui est disposée au-dessous d'une grille 3 supportant les corps de répartition remplissant l'espace 4 dans lequel les fluides se rencontrent à contre-courant.
Cet espace est surmonté d'un plateau 5 à fond perforé et connecté à une conduite 6 amenant le liquide froid. Au sommet de la colonne est prévue une tubulure 7 destinée à évacuer les gaz de combustion refroidis par la cheminée, et au bas de la colonne se trouve un espace 8 d'où le liquide chauffé :est acheminé par une conduite 9 vers le lieu d'utilisation.
Près du sommet de la cloche 2 est dis posé un brûleur 10 à axe horizontal, alimenté en com bustible par une conduite 11 et en air comburant par une soufflerie 12.
Le liquide froid venant de la conduite 6, :s'étend sur le plateau 5 et, en :traversant le fond perforé de ce der nier, il se répartit sur la .section entière de respaee 4 à corps de répartition, dans lequel il rencontre à contre courant les gaz de combustion: déjà fortement refroidis.
Après avoir traversé la grille 3, i1 tombe finement dis persé, en partie sur la cloche 2 pour ruisseler ensuite sur la face extérieure de celle-ci en la refroidissant, et en partie par l'espace annulaire 13, tout en restant cons tamment en contact direct avec les gaz de combustion remontant la colonne.
Le liquide chaud est recueilli dans l'espace 8 au-dessous de la chambre de combustion et quitte la colonne par la conduite 9.
Les gaz de combustion produits dans la cloche 2, au moment de contourner avec grande turbulence le bord inférieur de la cloche, ont une température de l'ordre de 1000 C. Ils cèdent immédiatement une partie très im portante de leur chaleur au liquide à chauffer, par rayonnement et par contact avec le liquide descendant en forme dispersée, de sorte que peu au-dessus du bas de l'espace annulaire 13 ils se trouvent à .une température fortement réduite,
à laquelle ils n'ont plus aucun effet corrosif et incrustant. Par leur refroidissement brusque, ils ont aussi subi une contraction importante de leur volume, ce qui leur permet de remonter l'espace annu- laire ainsi que l'espace à corps de répartition sans refouler le liquide descendant.
A titre d'exemple, on peut indiquer que dans un appareil de chauffage d'une capacité de 160 000 Cal/ heure, destiné à chauffer de l'eau à 900 C entrant par la conduite 6 à la température de 100 C, on a constaté dans l'espace annulaire 13, peu au-dessus du bas, une tempé- rature de l'ordre de<B>600</B> C.
Le volume des gaz de com bustion a été réduit par conséquent à environ; le quart de leur volume primitif, ce qui leur permet de gagner la cheminée par la tubulure 7 an traversant les espaces 13 et 4 de sections relativement réduites.
De plus, la hau teur de l'espace 4 peut être très modeste. Il s'est avéré qu'une hauteur de cet espace d'environ 43 centimètres est bien suffisants pour le refroidissement final des gaz de combustion à une température qui ne dépasse la température du liquide froid entrant par 6 que de 2 à 30 C. Il en :
résulte un rendement thermique de l'appareil atteignant presque le rendement théorique.
Comme dans tous les appareils de chauffage par combustion submergée, le liquide chaud est corrosif à cause de son contact direct avec le gaz de combustion contenant des produits acides. Dans bien des cas, il peut être avantageux d'utiliser le liquide chaud, sortant de l'appareil de chauffage par la conduite 9, comme liquide primaire cédant sa chaleur à un liquide secondaire dans un échangeur de chaleur en matière résistant à la corro sion,
pour rentrer en circuit fermé dans l'appareil de chauffage par la conduite 6. Le liquide secondaire assure alors le -transport de la chaleur au lieu d'utilisation.
Submerged combustion heating apparatus The present invention relates to a submerged combustion heating apparatus of the type comprising in a column a combustion chamber arranged below a space lined with bodies distributing the fluids which meet there. against the current, the liquid to be heated descending on the one hand and the combustion gas rising on the other.
In accordance with the invention the apparatus comprises a combustion chamber which is in the form of a closed bell from above and forces the combustion gases to rotate on the lower edge of the bell to immediately meet the dispersed falling liquid. space to body distribution.
In known submerged combustion heaters, the combustion chamber is open upwards, with the consequence that the very hot gases leaving this chamber only encounter the liquid to be heated in the space to be heated. distribution body or only very shortly before. As a result, the grid supporting the distribution bodies and the latter are subjected to corrosion and rapid encrustation by very hot combustion gases, which may at this time have a temperature of the order of <B> of </ B > 10,000 C.
In addition, the transfer of heat from the gases to the liquid to be heated taking place essentially in the distribution body space, the latter must have considerable dimensions and occupy a large volume in the column.
These drawbacks are eliminated in the apparatus according to the invention by the fact that the very hot combustion gases, bypassing the lower edge of the bell with great turbulence, immediately transmit a large part of their heat to the descending liquid, either by radiation, or by direct contact with the liquid in droplets. The gases are therefore strongly cooled when they rise in the annular space between the bell and the wall of the column and only accumulate a moderate temperature, at which they no longer have a corrosive effect. encrusting and have a very sensitive con traction of their volume.
In addition, the space in the distribution body can be significantly smaller than in devices where the gases leave the combustion chamber at the top to enter this space directly, which makes it possible to reduce the section and the height of the gasket. column and thereby reduce the amount of cast iron and corrosion resistant steel sheet required for combustion of the appliance. It is also possible to do without thermal insulation of the outer wall of the column,
since it is nowhere in direct contact with hot combustion gases. It follows from the foregoing that the cost price of the apparatus according to the invention is appreciably lower than that of known submerged combustion heaters, and furthermore that its maintenance costs are lower.
The burner is advantageously arranged horizontally at the level of the upper part of the combustion chamber, which allows on the one hand easy access to all the burner components, and on the other hand to accumulate the hot liquid below. of the combustion chamber, whereas in known devices, the hot liquid is most often accumulated around the combustion chamber and the burner is arranged vertically in the axis of this chamber,
which has the consequence that the burner is difficult to access and that the height of the column must be provided greater than in the apparatus according to the present invention. The closed bell shape of the top of the combustion chamber prevents immersion of the burner during a rise in the level of the liquid which may accumulate at the bottom of the column, for example while the appliance is out of service.
As the combustion gases leave the apparatus into the chimney at a temperature only slightly higher than that of the entering cold liquid, the thermal efficiency of the apparatus according to the invention approximates substantially 100 percent.
In short, the submerged combustion heater according to the invention differs from known devices by a simpler execution, a smaller size, a much lower cost price and a higher thermal efficiency.
The appended drawing shows by way of example one embodiment of the invention.
The single figure shows a schematic sectional view of the new submerged combustion heater. This apparatus comprises in a column urn of circular or rectangular section 1, a combustion chamber 2 having the shape of a closed bell from the top which is arranged below a grid 3 supporting the distribution bodies filling the space 4 in which fluids meet against each other.
This space is surmounted by a plate 5 with a perforated bottom and connected to a pipe 6 bringing in the cold liquid. At the top of the column is provided a pipe 7 intended to evacuate the combustion gases cooled by the chimney, and at the bottom of the column is a space 8 from where the heated liquid: is routed by a pipe 9 to the place of 'use.
Near the top of the bell 2 is placed a burner 10 with a horizontal axis, supplied with fuel by a pipe 11 and with combustion air by a blower 12.
The cold liquid coming from the pipe 6,: extends over the plate 5 and, by: crossing the perforated bottom of the latter, it is distributed over the entire section of respaee 4 with distribution body, in which it meets against the flow of combustion gases: already strongly cooled.
After passing through the grid 3, it falls finely dispersed, partly on the bell 2 to then trickle over the outer face of the latter while cooling it, and partly through the annular space 13, while remaining constantly in direct contact with the combustion gases going up the column.
The hot liquid is collected in the space 8 below the combustion chamber and leaves the column through line 9.
The combustion gases produced in the bell 2, when going around the lower edge of the bell with great turbulence, have a temperature of the order of 1000 C. They immediately give up a very important part of their heat to the liquid to be heated. , by radiation and by contact with the descending liquid in dispersed form, so that a little above the bottom of the annular space 13 they are at a greatly reduced temperature,
to which they no longer have any corrosive and encrusting effect. By their sudden cooling, they have also undergone a significant contraction of their volume, which allows them to move up the annular space as well as the space with the distribution body without pushing back the descending liquid.
By way of example, it can be indicated that in a heater with a capacity of 160,000 Cal / hour, intended to heat water to 900 C entering through line 6 at a temperature of 100 C, we have found in annular space 13, a little above the bottom, a temperature of the order of <B> 600 </B> C.
The volume of the combustion gases has therefore been reduced to approximately; a quarter of their original volume, which allows them to gain the chimney by the pipe 7 year passing through the spaces 13 and 4 of relatively small sections.
In addition, the height of the space 4 can be very modest. It turned out that a height of this space of about 43 centimeters is quite sufficient for the final cooling of the combustion gases to a temperature which only exceeds the temperature of the cold liquid entering by 6 by 2 to 30 C. in :
The result is a thermal efficiency of the device almost reaching the theoretical efficiency.
As in all submerged combustion heaters, hot liquid is corrosive due to direct contact with flue gas containing acidic products. In many cases, it may be advantageous to use the hot liquid, leaving the heater through line 9, as a primary liquid transferring its heat to a secondary liquid in a heat exchanger made of corrosion resistant material. ,
to enter a closed circuit in the heating device via line 6. The secondary liquid then ensures the -transport of heat to the place of use.