CH650324A5 - DEVICE FOR TREATING FUMES AND OXIDIZING GASES FROM A FIREPLACE. - Google Patents

DEVICE FOR TREATING FUMES AND OXIDIZING GASES FROM A FIREPLACE. Download PDF

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CH650324A5 CH3947/82A CH394782A CH650324A5 CH 650324 A5 CH650324 A5 CH 650324A5 CH 3947/82 A CH3947/82 A CH 3947/82A CH 394782 A CH394782 A CH 394782A CH 650324 A5 CH650324 A5 CH 650324A5
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Description

La présente invention concerne un dispositif de traitement des fumées et des gaz comburants d'un foyer. The present invention relates to a device for treating smoke and oxidizing gases from a fireplace.

Il est connu selon différents documents (brevets US Nos 1680145, 2183956, 2825210, 3200607 et 3552488, brevet canadien N° 482104, brevets français Nos 942065 et 79.00901) de favoriser le rendement d'une combustion dans un foyer par échange de chaleur et de condensât entre les fumées sortant du foyer et les gaz comburants (air comburant) fournis au foyer. It is known according to various documents (US patents Nos 1680145, 2183956, 2825210, 3200607 and 3552488, Canadian patent N ° 482104, French patents Nos 942065 and 79.00901) to promote the efficiency of combustion in a hearth by heat and heat exchange. condensate between the fumes leaving the hearth and the oxidizing gases (combustion air) supplied to the hearth.

Il est notamment connu, selon le brevet français N° 79.00901, un procédé et un dispositif d'échange de chaleur et de condensât par l'intermédiaire d'un couplage thermique fait à travers une paroi d'échange thermique et en recueillant les condensats du gaz chaud pour mettre ces condensats en contact avec le gaz froid en cours de réchauffement. It is notably known, according to French patent No. 79.00901, a process and a device for exchanging heat and condensate by means of a thermal coupling made through a heat exchange wall and by collecting the condensates from the hot gas to bring these condensates into contact with the cold gas during heating.

Bien que cette solution soit intéressante, elle nécessite certains aménagements pour la réalisation pratique. En particulier, l'échan-geur prévu pour la mise en œuvre de ce procédé consiste à réaliser une boîte munie de cloisons verticales délimitant des conduits de passage alternés pour les gaz chauds et les gaz froids, le fond de la boîte constituant un collecteur de condensât et la partie supérieure de la boîte étant munie, dans chaque couloir de passage de gaz, d'organes de pulvérisation de condensât. Although this solution is interesting, it requires certain adjustments for practical implementation. In particular, the exchanger provided for the implementation of this process consists in producing a box provided with vertical partitions delimiting alternate passage conduits for hot gases and cold gases, the bottom of the box constituting a collector of condensate and the upper part of the box being provided, in each gas passage, with condensate spraying members.

En effet, le condensât a tendance à ruisseler le long des parois adjacentes d'échange de chaleur entre les deux flux ; or, le film de condensât est dans certaines conditions à la même température de part et d'autre des parois, ce qui réduit pratiquement à zéro le rendement de l'échange thermique. Indeed, the condensate tends to run along the adjacent heat exchange walls between the two flows; however, the condensate film is under certain conditions at the same temperature on either side of the walls, which reduces the efficiency of the heat exchange to practically zero.

Il est donc indispensable d'éviter ou de réduire le ruissellement du condensât dans la mesure où l'échange de chaleur doit se faire par l'intermédiaire de parois séparant les conduits des deux flux. It is therefore essential to avoid or reduce the runoff of the condensate since the heat exchange must be done by means of walls separating the conduits from the two flows.

A cela s'ajoute que la réalisation pratique d'un échangeur tel que 5 celui décrit ci-dessus est relativement complexe et présente de multiples problèmes de tôlerie et de chaudronnerie. In addition, the practical construction of an exchanger such as the one described above is relatively complex and presents multiple problems of sheet metal and sheet metal work.

La présente invention a pour but de créer un échangeur de chaleur et de condensât qui soit efficace et d'une réalisation simple. The object of the present invention is to create a heat and condensate exchanger which is efficient and of simple construction.

Ce but est atteint grâce à un dispositif de traitement des fumées io et des gaz comburants d'un foyer caractérisé selon la revendication 1. This object is achieved by means of a device for treating io fumes and oxidizing gases from a fireplace characterized according to claim 1.

La présente invention sera décrite à titre d'exemple et à l'aide des dessins annexés dans lesquels la figure unique est un schéma d'un mode de réalisation de l'invention. The present invention will be described by way of example and with the aid of the appended drawings in which the single figure is a diagram of an embodiment of the invention.

15 Selon la figure, le dispositif de tràiteriient des fumées et des gaz comburants par échange de chaleur et de condensât se compose d'une première enceinte ou colonne .1 munie d'une entrée de fumées 2 et d'une sortie de fumées 3. L'entrée de fumées 2 est prévue au voisinage de la base de la colonne 1, la sortie 3 étant située dans sa 20 partie supérieure. According to the figure, the device for treating fumes and oxidizing gases by heat and condensate exchange consists of a first enclosure or column .1 provided with a smoke inlet 2 and a smoke outlet 3. The smoke inlet 2 is provided in the vicinity of the base of the column 1, the outlet 3 being located in its upper part.

Le dispositif comporte également une seconde enceinte ou colonne de traitement 4 pour l'air comburant. Cette colonne comporte à sa base une entrée d'air 5 et à sa partie supérieure une sortie d'air 6. The device also includes a second enclosure or treatment column 4 for the combustion air. This column has an air inlet 5 at its base and an air outlet 6 at its upper part.

25 Le fond 7 de la colonne 1 traversée par les fumées forme un collecteur de condensât. De même, le fond 8 de la colonne 4 traversée par l'air comburant forme un collecteur de condensât. The bottom 7 of the column 1 through which the flue gases pass forms a condensate collector. Similarly, the bottom 8 of the column 4 traversed by the combustion air forms a condensate collector.

Le fond 7 de la colonne 1 est relié par une conduite 9 munie d'une pompe 10 à la partie supérieure de la colonne 4 pour y débou-30 cher par l'intermédiaire de buses de pulvérisation 11. La pompe 10 aspire le condensât qui se trouve au fond 7 de la colonne 1 pour envoyer ce condensât dans le sens de la flèche A, à travers la conduite 9 et les buses de pulvérisation 11 au-dessus des garnitures 12 contenues dans la colonne 4. The bottom 7 of the column 1 is connected by a pipe 9 provided with a pump 10 to the upper part of the column 4 to unblock it 30 via spray nozzles 11. The pump 10 sucks the condensate which is at the bottom 7 of column 1 to send this condensate in the direction of arrow A, through line 9 and the spray nozzles 11 above the linings 12 contained in column 4.

35 De même, le fond 8 de la colonne 4 est relié par une conduite 13, munie d'une pompe 14 et terminée par des buses de pulvérisation 15, à la partie supérieure de la colonne 1 pour pomper le condensât recueilli au fond 8 et le pulvériser par les buses 15 au-dessus des garnitures 17 se trouvant dans la colonne I. Les garnitures 12,17 forment 40 des éléments de ruissellement favorisant le contact entre les gaz (fumée, air comburant) et le liquide (condensât) pour soit réchauffer, soit refroidir les gaz (fumée, air comburant). Similarly, the bottom 8 of the column 4 is connected by a pipe 13, fitted with a pump 14 and terminated by spray nozzles 15, to the upper part of the column 1 to pump the condensate collected at the bottom 8 and spray it through the nozzles 15 above the linings 17 located in column I. The linings 12, 17 form 40 runoff elements promoting contact between the gases (smoke, combustion air) and the liquid (condensate) to either reheat or cool the gases (smoke, combustion air).

Comme les conduites 9,13 relient de façon alternée les fonds 7, 8 des colonnes 1, 4 à leur partie supérieure 10, 3, on a ainsi une double 45 boucle de circulation de condensât. As the pipes 9,13 alternately connect the bottoms 7, 8 of the columns 1, 4 to their upper part 10, 3, there is thus a double 45 condensate circulation loop.

Au niveau de la colonne 1, le liquide pulvérisé par les buses 15, circulant comme ailleurs dans l'autre colonne à contre-courant par rapport au gaz, refroidit les fumées en condensant éventuellement les parties condensables aux températures de fonctionnement. Le 50 liquide ainsi recueilli dans le fond 7 est pompé par la pompe 10 pour être envoyé également à contre-courant dans la colonne 4. A ce niveau, le liquide pulvérisé se refroidit au contact de l'air comburant qui s'échauffe et s'humidifie. Le condensât froid recueilli au fond 8 est de nouveau pulvérisé dans la partie haute 3 de la colonne 1, et 55 ainsi de suite. At column 1, the liquid sprayed by the nozzles 15, circulating as elsewhere in the other column against the current with respect to the gas, cools the fumes by possibly condensing the condensable parts at operating temperatures. The liquid 50 thus collected in the bottom 7 is pumped by the pump 10 to also be sent against the current in the column 4. At this level, the sprayed liquid cools in contact with the combustion air which heats up and s humidifies. The cold condensate collected at the bottom 8 is again sprayed in the upper part 3 of column 1, and 55 and so on.

Dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, on effectue une pulvérisation des liquides qui, en descendant dans les enceintes ou les colonnes 1, 4, ruissellent également sur les garnitures. On peut également envisager de n'utiliser que la pulvérisation à l'intérieur d'en-60 ceintes ne contenant pas de garniture et qui sont uniquement traversées par les fumées et l'air comburant, ou encore envisager une distribution des liquides dans la partie haute des colonnes, sans pulvérisation mais avec simple ruissellement sur les garnitures à l'intérieur des colonnes. In the embodiment described above, a spraying of the liquids is carried out which, while descending into the enclosures or the columns 1, 4, also trickle onto the linings. It is also possible to envisage using only the spraying inside of enclosures which do not contain any lining and which are only traversed by the fumes and the combustion air, or even consider distributing the liquids in the part high of the columns, without spraying but with simple run-off on the linings inside the columns.

w De même, bien que la description ci-dessus envisage l'utilisation d'anneaux de matière céramique comme garnitures de ruissellement à l'intérieur des colonnes 1,4, on pourrait envisager toute autre garniture compatible avec les gaz et les fluides utilisés. w Likewise, although the above description envisages the use of ceramic rings as run-off linings inside the columns 1,4, one could consider any other lining compatible with the gases and fluids used.

3 3

650 324 650 324

La circulation décrite ci-dessus assure non seulement un échange de chaleur entre les fumées, qui par définition sont chaudes, dans la colonne 1 et l'air comburant, qui par définition est froid, dans la colonne 4, mais également une collecte de condensât des fumées et une humidification correspondante de l'air comburant, humidification intéressante pour le rendement de la combustion. The circulation described above not only ensures heat exchange between the flue gases, which by definition are hot, in column 1 and the combustion air, which by definition is cold, in column 4, but also a condensate collection. fumes and a corresponding humidification of the combustion air, interesting humidification for the combustion efficiency.

Les condensats de la chaudière (non représentée) sont envoyés par la conduite 18 dans le fond 7 de la colonne 1. En effet, ces condensats étant des liquides chauds, il convient de les envoyer vers le fond 7 et non vers le fond 8. The condensates from the boiler (not shown) are sent via line 18 to the bottom 7 of the column 1. In fact, these condensates being hot liquids, they should be sent to the bottom 7 and not to the bottom 8.

Le fond 8, qui contient les condensats froids, est muni d'un trop-plein 19 en forme de siphon permettant d'évacuer l'excédent de condensats. The bottom 8, which contains the cold condensates, is provided with an overflow 19 in the form of a siphon allowing the excess condensates to be discharged.

Pour éviter des différences de hauteur de colonne d'eau ou pour équilibrer les liquides aux fonds 7, 8, il est prévu une conduite de liaison et d'équilibrage 16 qui relie les fonds 7 et 8. To avoid differences in the height of the water column or to balance the liquids at the bottoms 7, 8, a connecting and balancing pipe 16 is provided which connects the bottoms 7 and 8.

Bien, que dans le schéma auquel se rapporte la description ci-dessus les colonnes 1 et 4 soient séparées, il est possible de réaliser une installation à colonnes adjacentes, ou même, pour dans certains cas faciliter la construction, éviter des problèmes de déperdition thermique, etc., de réaliser deux colonnes concentriques. Although, in the diagram to which the description above relates, columns 1 and 4 are separated, it is possible to make an installation with adjacent columns, or even, in certain cases to facilitate construction, to avoid problems of heat loss. , etc., to make two concentric columns.

De façon générale, même si les colonnes sont adjacentes ou concentriques, l'échange de chaleur qui se fera entre des cloisons mitoyennes ou deux colonnes sera faible, la plus grande partie de l'échange thermique se faisant en effet par le liquide caloporteur 5 (mélange de condensats) qui ruissellera sur les garnitures à l'intérieur des colonnes. In general, even if the columns are adjacent or concentric, the heat exchange that will take place between adjoining partitions or two columns will be low, most of the heat exchange being effected by the heat transfer liquid 5 ( mixture of condensates) which will trickle down on the linings inside the columns.

L'installation comporte différents moyens de contrôle et de mesure tels que des sondes de température placées en différents en-10 droits des colonnes et des circuits de gaz, de fumées et de liquides. De plus, des débitmètres peuvent être prévus dans les conduites de circulation de liquides. The installation includes various control and measurement means such as temperature probes placed in different positions at right angles to the columns and the gas, smoke and liquid circuits. In addition, flowmeters can be provided in the liquid circulation pipes.

Les fonds 7, 8 ou la conduite de liaison 16 peuvent être branchés sur une alimentation en eau, de façon à faire par exemple le premier 15 remplissage de l'installation lors de la mise en route ou après avoir vidé l'installation lors de travaux d'entretien, etc. The bottoms 7, 8 or the connecting pipe 16 can be connected to a water supply, so as for example to make the first filling of the installation during start-up or after emptying the installation during work maintenance, etc.

De tels dispositifs s'appliquent en particulier pour le traitement des fumées et de l'air comburant à la sortie et à l'entrée d'un foyer, 20 quel que soit le type de combustion ou de combustible utilisé dans le foyer. Such devices apply in particular for the treatment of smoke and combustion air at the outlet and at the inlet of a hearth, whatever the type of combustion or fuel used in the hearth.

R R

1 feuille dessin 1 drawing sheet

Claims (7)

650 324650 324 1. Dispositif de traitement des fumées et des gaz comburants d'un foyer pour récupérer la chaleur et les condensats des fumées et réchauffer et humidifier les gaz comburants, caractérisé en ce qu'il se compose de deux enceintes (1, 4) dont l'une est traversée de bas en haut par les fumées et l'autre (4) est traversée de bas en haut par les gaz comburants, le fond (7, 8) de chaque enceinte constituant un collecteur pour les condensats, le fond (7) de la première enceinte (1) étant relié à la partie haute (6, 11) de la seconde enceinte (4) par un moyen de prélèvement des condensats (9,10) pour introduire les condensats dans la partie haute de la seconde enceinte et les mettre en contact avec les gaz comburants secs et frais circulant dans cette enceinte, le fond (8) de la seconde enceinte (4) étant relié à la partie supérieure de la première enceinte (1) par un moyen de prélèvement des condensats (13,14) pour prélever les condensats du fond (8) et les introduire dans la partie haute de l'enceinte (1) traversée par les fumées chaudes et humides, les moyens de prélèvement étant constitués par des conduites (9,13) munies de pompes de circulation (10, 14), et les fonds (7, 8) des deux enceintes (1,4) étant reliés par une conduite de liaison et d'équilibrage (16). 1. Device for treating smoke and oxidizing gases from a fireplace to recover the heat and condensate from the smoke and to heat and humidify the oxidizing gases, characterized in that it consists of two chambers (1, 4), of which l one is traversed from bottom to top by the flue gases and the other (4) is traversed from bottom to top by the oxidizing gases, the bottom (7, 8) of each enclosure constituting a collector for the condensates, the bottom (7 ) of the first enclosure (1) being connected to the upper part (6, 11) of the second enclosure (4) by means of condensate removal (9, 10) to introduce the condensates into the upper part of the second enclosure and bring them into contact with the dry and fresh oxidizing gases circulating in this enclosure, the bottom (8) of the second enclosure (4) being connected to the upper part of the first enclosure (1) by means of condensate removal ( 13,14) to remove the condensate from the bottom (8) and introduce it into the upper part of the 'enclosure (1) traversed by hot and humid fumes, the sampling means being constituted by conduits (9,13) provided with circulation pumps (10, 14), and the bottoms (7, 8) of the two enclosures ( 1,4) being connected by a connecting and balancing pipe (16). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond (7) de l'enceinte (1) traversée par les fumées est relié à la conduite d'évacuation (18) des condensats dû foyer. 2. Device according to claim 1, characterized in that the bottom (7) of the enclosure (1) traversed by the fumes is connected to the discharge pipe (18) of condensate due to the hearth. 2 2 REVENDICATIONS 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond (8) de l'enceinte (4) traversée par les gaz comburants est muni d'un trop-plein (19) en forme de siphon. 3. Device according to claim 1, characterized in that the bottom (8) of the enclosure (4) through which the oxidizing gases pass is provided with an overflow (19) in the form of a siphon. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les enceintes (1, 4) sont côte à côte ou coaxiales. 4. Device according to claim 1, characterized in that the speakers (1, 4) are side by side or coaxial. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'introduction des condensats dans la partie supérieure des enceintes (1, 4) comporte des buses de pulvérisation des condensats. 5. Device according to claim 1, characterized in that the means for introducing the condensates into the upper part of the enclosures (1, 4) comprises condensate spray nozzles. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les enceintes (1,4) contiennent des éléments de ruissellement (12,17). 6. Device according to claim 1, characterized in that the enclosures (1,4) contain trickling elements (12,17). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les éléments de ruissellement (12,17) contenus dans chaque enceinte (1, 4) sont des anneaux de matière céramique. 7. Device according to claim 6, characterized in that the trickling elements (12,17) contained in each enclosure (1, 4) are rings of ceramic material.
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