EP0214010A1 - Brûleur gazéifieur pour appareil de chauffage et appareil de chauffage comportant un tel brûleur - Google Patents

Brûleur gazéifieur pour appareil de chauffage et appareil de chauffage comportant un tel brûleur Download PDF

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EP0214010A1
EP0214010A1 EP86401679A EP86401679A EP0214010A1 EP 0214010 A1 EP0214010 A1 EP 0214010A1 EP 86401679 A EP86401679 A EP 86401679A EP 86401679 A EP86401679 A EP 86401679A EP 0214010 A1 EP0214010 A1 EP 0214010A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
hearth
gasifier
outer casing
duct
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP86401679A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
André Landreau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CHAUBOIS TECHNOLOGIE Inc
Original Assignee
CHAUBOIS TECHNOLOGIE Inc
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Filing date
Publication date
Priority claimed from FR8512242A external-priority patent/FR2586090A1/fr
Application filed by CHAUBOIS TECHNOLOGIE Inc filed Critical CHAUBOIS TECHNOLOGIE Inc
Publication of EP0214010A1 publication Critical patent/EP0214010A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B1/00—Combustion apparatus using only lump fuel
    • F23B1/30—Combustion apparatus using only lump fuel characterised by the form of combustion chamber
    • F23B1/36—Combustion apparatus using only lump fuel characterised by the form of combustion chamber shaft-type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23B—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING ONLY SOLID FUEL
    • F23B7/00—Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus
    • F23B7/002—Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus characterised by gas flow arrangements
    • F23B7/005—Combustion techniques; Other solid-fuel combustion apparatus characterised by gas flow arrangements with downdraught through fuel bed and grate

Definitions

  • the present invention relates to a gasifying burner for a heating appliance using a solid fuel such as a boiler, hot air generator or other appliance having such a burner.
  • Heaters using wood or other solid fuels have been known and used for a long time.
  • the first devices were very rudimentary and consisted essentially of a hearth and a chimney.
  • the pollution resulting from the combustion of wood or other solid fuels results from the fact that a more or less large portion of the gases thus distilled are not burned and therefore evacuated towards the atmosphere.
  • the difficulty stems largely from the fact that the combustible gases produced by the distillation has an ignition temperature ranging substantially between 350 ° C (methanol) and 609 ° C (carbon monoxide).
  • the present invention essentially relates to a gasifying burner capable of being used in a heating appliance using solid fuel and which makes it possible to reduce practically to zero the pollution which results during the operations of starting and stopping the apparatus.
  • the present invention also relates to a gasifying burner for a solid fuel heating appliance which supplies most of the heat necessary for the distillation of the solid fuel.
  • a gasifier burner according to the invention is characterized in that it comprises, in association, a tubular outer casing having a series of openings, a burner duct which is disposed longitudinally inside the casing, this duct comprising an inlet and an outlet, said outlet communicating with an expansion chamber, while the inlet is arranged near a secondary air inlet and communicates through an annular space with the abovementioned openings.
  • the gasifier burner is generally indicated by 10, it is arranged according to its axial position inside a substantially parallelepipedal boiler 30 comprising a suitably insulated covering 31, a reserve solid fuel 32 below which is located the hearth 33.
  • the gasifier burner 10 extends from the front to the rear of the boiler and it opens, towards the rear, in an expansion chamber 34 au- above which is disposed a heat exchanger 36 which communicates itself with a smoke box 37 at the outlet of which is disposed an extractor 38 known per se.
  • the lower part of the gasifier burner 10 is arranged at grids 11.
  • the gasifier burner 10 comprises a cylindrical outer casing 12, having a series of suction orifices 13 arranged in the upper part of the casing 12.
  • a protective cover 14 is disposed above the suction orifices 13, while that a burner duct 15 is arranged coaxially inside of the outer casing 12.
  • the rear end of the burner duct 15 opens and is in communication with the expansion chamber 34, while the front end, free and open, is located at a certain distance from a front wall 16 closing the cylindrical outer casing 12.
  • a tube 17 passes through the covering 31 and the front wall 16 of the cylindrical outer casing 12, and terminates at a certain distance therefrom inside the gasifying burner.
  • Bases 20 of refractory material are arranged on each side of the base of the hearth 33.
  • Ports 21 are arranged on the front of the boiler and are in communication with distribution tubes 22 arranged between the lower end of the bases 20, and a support 22A, the aforementioned distributor tubes are arranged parallel to the gasifier burner 10, and they comprise a series of lateral openings 23 and 24.
  • the openings 23 communicate with the base of the hearth 33, while the openings 24 communicate, through a passage 25 located behind the bases 20, with channels 26 which are determined between an upper part of the base 20 and a lower part of a part 27 which is fixed on the side walls of the hearth 33 and this, above the bases 20.
  • the arrangement of the gasifying burner and more particularly its large radiation surface located at a level higher than that of the grids 11, allows the casing 12 to be brought to high temperature around 1050 ° C. by the radiation from the burner duct 15 which is itself brought to a temperature of about 1200 ° C. by the temperature of the ignited gases in the burner duct.
  • gasification is obtained before the transformation of the wood into charcoal or fixed carbon, which makes it possible to gasify the solid fuel, as and when the calorific needs of the installations.
  • the primary air is admitted through the orifices 21 on the front of the boiler. This air is superheated inside the distributor tubes 22 which are themselves overheated by the conductivity of the bases 20 made of refractory material.
  • the distribution of the primary air is preferably done according to the following proposals: 25% by the lateral openings 23 to ensure the complete combustion of the carbons located above the grids 11, and 75% towards the exterior by the other lateral openings 24
  • the air passing through the side openings 24 is channeled through the passage 25 and is superheated at high temperature from the outside of the refractory masses 20 before being injected into the hearth by the aforementioned channels 26; this air activates combustion and sweeps all the gasification produced by the protective cover 14 and the outer envelope 12.
  • the primary air flow is controlled so that the gases produced by the radiation from the burner are not all ignited; these gases, mixed with the product of the combustion of fixed carbons, are sucked through the suction orifices 13 inside an annular space 19 formed between the outer casing 12 and the burner duct 15.
  • the gaseous components are in contact with the burner product 15.
  • the latter being at a temperature of approximately 1200 * C, brings the gaseous components to approximately 1050 * C, temperature above their point lightning bolt.
  • the outer casing 12 is brought to approximately 1050 ° C.
  • the gases are then channeled inside the annular space 19 to a firing point symbolized by 18 in FIG. 3.
  • the gaseous components are mixed with the air secondary superheated from tube 17.
  • the mixture thus obtained ignites at ignition point 18 and the temperature reaches 1200 ° C.
  • the gases thus ignited continue to burn inside the burner duct 15 to expand in the expansion chamber 34 so that the combustion is complete before the gases come into contact with a cold wall of the exchanger comprising a bundle of tubes 36A.
  • the arrangement of the expansion chamber 34 makes it possible to recover the ash particles entrained by combustion in the burner duct 15.
  • the virtually neutral gases at high temperature are channeled to the exchanger 36 known per se to transfer their energy to a heat transfer fluid.
  • a smoke box 37 collects the gases at the outlet of the exchanger 36.
  • a smoke extractor 38 known per se ensures circulation in all the gas circuits and transfers the cooled gases to a chimney (not shown in the drawings).
  • the boiler is put on standby automatically when the desired temperature of the fluid of the heating installation is reached, which causes - using a usual device - the shutdown of the extractor 38, this ensuring the closing the gas circuit.
  • a usual device - the shutdown of the extractor 38 this ensuring the closing the gas circuit.
  • just a few fixed carbons or incandescent charcoal inside the hearth to start gasification as soon as the gas circuit is opened again (extractor 38a again in operation).
  • the heater 110 comprises, on the front, and in the upper part a loading door 112, while in the lower part a door 113 allows access to the base. of the hearth F and the ashtray 115, arranged below the grates 116.
  • the hearth F extends over the entire height of the heater, and only over part of the width (about two-thirds), the remaining third being occupied respectively by - starting from the bottom - the gasifier burner indicated generally at 120 with in its extension a pressure reduction chamber 121 , the aforesaid gasifier burner and the expansion chamber being overcome by a heat exchanger indicated as a whole by 124.
  • the base of the hearth is supplied with air by means of an orifice 125 formed in the top of the appliance, and d 'A channel 126 opening into louvers 127 provided at the bottom of the fireplace on the left side looking at the front of the boiler.
  • the gasifier burner 120 comprises an outer casing 120A whose cross section, in the example illustrated is substantially rectangular, for example square; it is noted that the external envelope in question could also be of circular or other cross section, with in any case a longitudinal and horizontal axis X-X.
  • the outer casing 120A is by a lateral side directly in communication with the base of the hearth F and this, by means of a plurality of ventilation holes 120B formed in said wall.
  • the holes 120B made in the side wall of the outer envelope are distributed over three levels N, N 1 , N 2 ′, the holes of the lower level N being placed substantially at the height of the grid 116.
  • the outer casing 120A carries on its front wall 120C a tube 120D for supplying secondary air having a terminal opening part outside the boiler, and l 'other end part engaged in a 120E burner firing duct.
  • the 120D tubing At its terminal part located outside the boiler, the 120D tubing has a 120F calibrated passage.
  • the 120E burner duct has a divergent frustoconical surface from the front of the boiler towards the rear; the rear end (large base) has a peripheral lip 120H for the connection of said burner duct, so as to determine between the outer casing 120A and the burner duct an enclosure 1201 for the combustion gases coming from the hearth.
  • the burner duct 120E forms with the manifold 120D for supplying secondary air an obligatory annular passage 120J for the admission of gases from the hearth, inside the setting element. fire.
  • the gasifier burner is extended by the expansion chamber 121, the top 121A of which is open and is in communication with a lower manifold 124A of the exchanger 124 which comprises a bundle of parallel vertical tubes 124B connected to the aforementioned lower manifold and to an upper manifold 124C, the gases circulating through the exchanger being subjected to the action of an extractor known per se which is not visible here.
  • the bundle of vertical tubes 124B of the exchanger is embedded in any liquid with arrival and departure towards a heating installation, said arrivals and departure not being shown in the drawings because they are well known per se.
  • the lower manifold 124A can, if necessary, receive an oil burner known per se symbolically represented at 130 in FIG. 2.
  • the outer envelope 120 and the expansion chamber 121 occupy in width substantially one third of the width of the heating appliance, extending over practically the entire depth thereof; similarly the exchanger extends over the entire height of said device overcoming the two aforementioned members 120 and 121.
  • median holes at level N1 allow the introduction, into the enclosure 1201, of a mixture of neutral gas coming from the fixed carbons, and of non-ignited gas - or during combustion - coming from the base of the gasification layer caused by the temperature of the fixed carbon combustion layer.
  • the upper holes located at level N2 allow the admission into the enclosure 1201 of the gases produced by the upper gasification layer, the latter are not ignited, the absence of oxygen does not allow combustion.
  • the mixture of all the gases admitted through the holes 120A, 120B, 120C, inside the enclosure 1201 are overheated by the high temperature of the burner duct, such a temperature being of the order of 800 'centigrade .
  • the secondary air admitted through the orifice 120F into the tube 120D for supplying secondary air is dosed in order to reduce its speed in said tube.
  • the section of the outlet of the secondary air supply pipe (end of the pipe engaged in the burner duct) is approximately four times that of the inlet port 120F.
  • zone Z (FIG. 6) the speed of the gases is very reduced, and, in this zone, they mix with the metered secondary air supplied by the tube 120D, which gives rise to turbulence.
  • the secondary gas-air mixture ignites, and it is adjusted so that the speed of the gases does not exceed the speed of the secondary air inside the pipe 120D, so that the combustion zone Z remains practically stable at the outlet of the secondary air supply pipe.
  • the frustoconical surface of the firing element 20E allows the expansion of the gases, expansion caused by their rise in temperature, without increasing the speed, but so as to occupy full volume so that the flame does not not peel off the walls.

Abstract

Le brûleur gazéifieur, disposé au centre de la base du foyer (33) de l'appareil de chauffage, se caractérise par le fait qu'il comprend, en association, une enveloppe extérieure cylindrique (12) dans laquelle est aménagée une série d'orifices d'aspiration (13) destinés à être en communication avec la base du foyer (33); un conduit brûleur (15) disposé longitudinalement à l'intérieur de l'enveloppe (12), ce conduit brûleur (15), qui a une entrée et une sortie, étant adapté à définir avec l'enveloppe extérieure (12) un espace annulaire (19) communiquant avec ladite entrée, à proximité de laquelle est disposée une entrée d'air secondaire (17).

Description

  • La présente invention concerne un brûleur gazéifieur pour appareil de chauffage utilisant un combustible solide tel que chaudière, générateur d'air chaud ou autre appareil ayant un tel brûleur.
  • Les appareils de chauffage utilisant du bois, ou autres combustibles solides, sont connus et utilisés depuis fort longtemps. Les premiers appareils étaient très rudimentaires et comportaient essentiellement un foyer et une cheminée.
  • Avec l'augmentation des coûts des combustibles, et le souci de diminuer la pollution atmosphérique, ces appareils ne répondent plus aux nécessités actuelles.
  • On sait que la combustion du bois et autres combustibles solides est accompagnée d'une série de réactions chimiques très complexes qui sont fonction de différents facteurs incluant la température ambiante. Dans un premier temps, le bois est détruit en le chauffant au-dessus de sa température d'allumage de façon à ce que des gaz combustibles soient produits par distillation. Ensuite, ces gaz sont soumis à la combustion en présence d'air produisant ainsi la chaleur requise pour continuer le processus de distillation. Une partie de la chaleur non requise par le processus de distillation peut être récupérée à des fins de chauffage.
  • Essentiellement, la pollution résultant de la combustion du bois ou autres combustibles solides résulte du fait qu'une portion plus ou moins grande des gaz ainsi distillés ne sont pas brûlés et donc évacués vers l'atmosphère. La difficulté provient en grande partie du fait que les gaz combustibles provenant de la distillation ont une température d'allumage variant sensiblement entre 350'C (méthanol) et 609*C (monoxyde de carbone).
  • On a déjà proposé des appareils visant à augmenter l'efficacité du processus de combustion afin de diminuer le contenu polluant des gaz et fumées rejetés dans l'atmosphère. On citera à titre documentaire les brevets américains Nos 4,309,965 (Hill), et 4,479,481 (Ingersoll et al.).
  • Cependant, aucun des appareils et procédés connus ne permet de contrôler totalement la pollution. En effet, notamment lors des opérations de mise en marche et d'arrêt, une certaine quantité de produits polluants est encore rejetée dans l'atmosphère.
  • La présente invention a essentiellement pour objet un brûleur gazéifieur susceptible d'être utilisé dans un appareil de chauffage utilisant un combustible solide et qui permet de réduire pratiquement à néant la pollution qui résulte lors des opérations de mise en marche et d'arrêt de l'appareil.
  • La présente invention a également pour objet un brûleur gazéifieur pour appareil de chauffage à combustible solide qui fournit la plus grande partie de la chaleur nécessaire à la distillation du combustible solide.
  • Un brûleur gazéifieur selon l'invention se caractérise par le fait qu'il comprend, en association, une enveloppe extérieure tubulaire ayant une série d'ouvertures, un conduit brûleur qui est disposé longitudinalement à l'intérieur de l'enveloppe, ce conduit comprenant une entrée et une sortie, ladite sortie communiquant avec une chambre de détente, tandis que l'entrée est disposée à proximité d'une entrée d'air secondaire et communique par un espace annulaire avec les ouvertures précitées.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un appareil de chauffage tel qu'une chaudière, comprenant un brûleur gazéifieur selon la présente invention ;
    • la figure 2 est une vue en élévation coupe selon un plan passant par la ligne II-II de la figure 1 ;
    • la figure 3 est une vue en élévation coupe selon un plan passant par la ligne III-III de la figure 2 ;
    • la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 montrant une chaudière comprenant une autre forme de réalisation de brûleur ;
    • la figure 5 est une vue en coupe verticale suivant la ligne V-V de la figure 4 ;
    • la figure 6 est une coupe horizontale suivant la ligne VI-VI de la figure 5 ;
    • la figure 7 est une vue en coupe du corps du conduit brûleur suivant la ligne VII-VII de la figure 6.
  • Suivant une forme de réalisation choisie et représentée aux figures 1 à 3, le brûleur gazéifieur est globalement indiqué par 10, il est disposé suivant sa position axiale à l'intérieur d'une chaudière 30 sensiblement parallélépipédique comprenant un habillage convenablement calorifugé 31, une réserve de combustible solide 32 au-dessous de laquelle est disposé le foyer 33. Le brûleur gazéifieur 10 s'étend de l'avant vers l'arrière de la chaudière et il débouche, vers l'arrière, dans une chambre de détente 34 au-dessus de laquelle est disposé un échangeur de chaleur 36 qui communique lui-même avec une boite à fumées 37 à la sortie de laquelle est disposé un extracteur 38 connu en soi.
  • La partie inférieure du brûleur gazéifieur 10 est disposée au niveau de grilles 11.
  • Le brûleur gazéifieur 10 comporte une enveloppe extérieure cylindrique 12, ayant une série d'orifices d'aspiration 13 disposés dans la partie supérieure de l'enveloppe 12. Un couvercle de protection 14 est disposé au-dessus des orifices d'aspiration 13, tandis qu'un conduit brûleur 15 est disposé coaxialement à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 12. L'extrémité arrière du conduit brûleur 15 débouche et est en communication avec la chambre de détente 34, tandis que l'extrémité avant, libre et ouverte, est située à une certaine distance d'une paroi avant 16 fermant l'enveloppe extérieure cylindrique 12. Un tube 17 traverse l'habillage 31 et la paroi avant 16 de l'enveloppe extérieure cylindrique 12, et se termine à une certaine distance de celle-ci à l'intérieur du brûleur gazéifieur.
  • Des embases 20 en matériau réfractaire, sont disposées de chaque côté de la base du foyer 33. Des orifices 21 sont disposés en façade de la chaudière et sont en communication avec des tubes répartiteurs 22 disposés entre l'extrémité inférieure des embases 20, et un support 22A, les tubes répartiteurs précités sont disposés parallèlement au brûleur gazéifieur 10, et ils comportent une série d'ouvertures latérales 23 et 24.
  • Les ouvertures 23 communiquent avec la base du foyer 33, tandis que les ouvertures 24 communiquent, par un passage 25 situé derrière les embases 20, avec des canaux 26 qui sont déterminés entre une partie supérieure de l'embase 20 et une partie inférieure d'une pièce 27 qui est fixée sur les parois latérales du foyer 33 et ce, au-dessus des embases 20.
  • La disposition du brûleur gazéifieur et plus particulièrement sa grande surface de rayonnement située à un niveau supérieur à celui des grilles 11, permet à l'enveloppe 12 d'être portée à haute température environ 1050'C par le rayonnement du conduit brûleur 15 qui est lui-même porté à une température d'environ 1200'C par la température des gaz enflammés dans le conduit brûleur.
  • Pendant le fonctionnement du brûleur, on obtient une gazéification avant la transformation du bois en charbon de bois ou carbone fixe, ce qui permet de gazéifier le combustible solide, au fur et à mesure des besoins calorifiques des installations.
  • L'air primaire est admis par les orifices 21 en façade de la chaudière. Cet air se trouve surchauffé à l'intérieur des tubes répartiteurs 22 qui sont eux-mêmes surchauffés par la conductibilité des embases 20 en matériau réfractaire.
  • La répartition de l'air primaire se fait préférablement selon les propositions suivantes : 25% par les ouvertures latérales 23 pour assurer la combustion complète des carbones situés au-dessus des grilles 11, et 75% vers l'extérieur par les autres ouvertures latérales 24. L'air passant par les ouvertures latérales 24 est canalisé par le passage 25 et est surchauffé à haute température par l'extérieur des masses réfractaires 20 avant d'être injecté dans le foyer par les canaux précités 26 ; cet air active la combustion et fait un balayage de toute la gazéification produite par le couvercle de protection 14 et l'enveloppe extérieure 12.
  • Le débit d'air primaire est contrôlé de manière à ce que les gaz produits par le rayonnement du brûleur ne soient pas tous enflammés ; ces gaz, mélangés au produit de la combustion des carbones fixes, sont aspirés par les orifices d'aspiration 13 à l'intérieur d'un espace annulaire 19 ménagé entre l'enveloppe extérieur 12 et le conduit brûleur 15.
  • A l'intérieur de cet espace annulaire 19, les composants gazeux sont en contact avec le produit brûleur 15. Ce dernier étant à une température d'environ 1200*C, porte les composants gazeux à environ 1050*C, température supérieure à leur point éclair. Par le rayonnement du conduit brûleur 15 et la conductibilité des composants gazeux, l'enveloppe extérieure 12 est portée à environ 1050'C.
  • Les gaz sont ensuite canalisés à l'intérieur de l'espace annulaire 19 jusqu'à un point de mise à feu symbolisé par 18 à la figure 3. A ce point de mise à feu 18, les composants gazeux sont mélangés à l'air secondaire surchauffé provenant du tube 17. Le mélange ainsi obtenu s'enflamme au point de mise à feu 18 et la température atteint les 1200'C. Les gaz ainsi allumés continuent à brûler à l'intérieur du conduit brûleur 15 pour se détendre dans la chambre de détente 34 afin que la combustion soit totale avant que les gaz entrent en contact avec une paroi froide de l'échangeur comprenant un faisceau de tubes 36A.
  • La disposition de la chambre de détente 34 permet de récupérer les particules de cendre entraînées par la combustion dans le conduit brûleur 15.
  • Les gaz pratiquement neutres à haute température sont canalisés vers l'échangeur 36 connu en soi pour en transférer leur énergie à un fluide caloporteur. Une boîte à fumées 37 collecte les gaz à la sortie de l'échangeur 36. Un extracteur de fumée 38 connu en soi assure la circulation dans tous les circuits de gaz et transfère les gaz refroidis vers une cheminée (non représentée sur les dessins).
  • La chaudière est mise en veilleuse automatiquement lorsque la température désirée du fluide de l'installation de chauffage est atteinte, ce qui provoque -à l'aide d'un appareil usuel- l'arrêt de l'extracteur 38, celui-ci assurant la fermeture du circuit des gaz. A l'inverse il suffit de quelques carbones fixes ou charbon de bois incandescent à l'intérieur du foyer pour faire démarrer la gazéification aussitôt que le circuit des gaz est à nouveau ouvert (extracteur 38a nouveau en fonctionnement).
  • Suivant une autre forme de réalisation illustrée aux figures 4 à 7, l'appareil de chauffage 110 comprend, en façade, et en partie supérieure une porte de chargement 112, tandis qu'en partie inférieure une porte 113 permet l'accès à la base du foyer F et au cendrier 115, ménagé en dessous de grilles 116.
  • Le foyer F s'étend sur toute la hauteur de l'appareil de chauffage, et seulement sur une partie de la largeur (environ les deux tiers), le tiers restant étant occupé respectivement par -en partant du bas- le brûleur gazéifieur indiqué globalement en 120 avec dans son prolongement une chambre de détente 121, le brûleur gazéifieur et la chambre de détente précités étant surmontés par un échangeur de chaleur indiqué dans son ensemble par 124. La base du foyer est alimentée en air au moyen d'un orifice 125 ménagé dans le dessus de l'appareil, et d'un canal 126 débouchant dans des ouies 127 prévues en bas du foyer sur le côté gauche en regardant la façade de la chaudière.
  • Le brûleur gazéifieur 120 comprend une enveloppe extérieure 120A dont la section transversale, dans l'exemple illustré est sensiblement rectangulaire par exemple carrée ; on note que l'enveloppe extérieure en question pourrait aussi être de section circulaire ou autre, avec en tous cas un axe longitudinal et horizontal X-X.
  • Tel que représenté, l'enveloppe extérieure 120A est par un côté latéral directement en communication avec la base du foyer F et ce, au moyen d'une pluralité de trous d'aération 120B ménagés dans ladite paroi.
  • Ainsi qu'il est bien visible en particulier à la figure 4, les trous 120B pratiqués dans la paroi latérale de l'enveloppe extérieure sont répartis sur trois niveaux N,N 1,N2' les trous du niveau inférieur N étant placés sensiblement à la hauteur de la grille 116.
  • Ainsi qu'il est bien visible aux figures 6 et 7, l'enveloppe extérieure 120A porte sur sa paroi de façade 120C une tubulure 120D d'amenée d'air secondaire ayant une partie terminale débouchante à l'extérieur de la chaudière, et l'autre partie terminale engagée dans un conduit brûleur 120E de mise à feu. A sa partie terminale située à l'extérieur de la chaudière la tubulure 120D comporte un passage calibré 120F. Le conduit brûleur 120E présente une surface tronconique divergente de l'avant de la chaudière vers l'arrière ; l'extrémité arrière (grande base) comporte une lèvre périphérique 120H pour le raccordement dudit conduit brûleur, de sorte à déterminer entre l'enveloppe extérieure 120A et le conduit brûleur une enceinte 1201 pour les gaz de combustion en provenance du foyer.
  • Du côté avant (petite base) le conduit brûleur 120E forme avec la tubulure 120D d'amenée d'air secondaire un passage annulaire obligé 120J pour l'admission des gaz en provenance du foyer, à l'intérieur de l'élément de mise à feu.
  • A noter que l'on a constaté qu'un rendement optimal est obtenu en engageant la tubulure d'amenée d'air secondaire 120D à l'intérieur du conduit brûleur 120E d'environ une fois et demi son diamètre, tandis que la surface du passage annulaire obligé 120J est d'environ le double de la surface totale des trous 120B pratiqués dans la paroi latérale de l'enveloppe extérieure 120.
  • A l'arrière, le brûleur gazéifieur est prolongé par la chambre de détente 121 dont le haut 121A est ouvert et est en communication avec un collecteur inférieur 124A de l'échangeur 124 qui comprend un faisceau de tubes verticaux parallèles 124B raccordés au collecteur inférieur précité et à un collecteur supérieur 124C, les gaz circulant à travers l'échangeur étant soumis à l'action d'un extracteur connu en soi non visible ici.
  • Le faisceau de tubes verticaux 124B de l'échangeur est noyé dans un quelconque liquide avec arrivée et départ vers une installation de chauffage, lesdites arrivées et départ n'étant pas représentés sur les dessins parce que bien connus en soi.
  • On notera que le collecteur inférieur 124A peut, le cas échéant, recevoir un brûleur à mazout connu en soi symboliquement représenté en 130 à la figure 2.
  • Il convient de souligner que l'enveloppe extérieure 120 et la chambre de détente 121 occupent en largeur sensiblement le tiers de la largeur de l'appareil de chauffage en s'étendant sur pratiquement toute la profondeur de celui-ci ; de même l'échangeur s'étend sur toute la hauteur dudit appareil en surmontant les deux organes 120 et 121 précités.
  • Pour ce qui concerne les trous du niveau inférieur N 1 pratiqués dans le corps du conduit brûleur, on note que ces derniers, en particulier dans le cas d'un appareil utilisant du bois comme combustible, permettent le transfert des gaz issus de la combustion du charbon de bois (encore appelé carbone fixe) dans l'enceinte 1201 déterminée entre le conduit brûleur 120E et la paroi interne de l'enveloppe extérieure 120A, lesdits gaz étant des gaz neutres ayant restitués leur plus grande partie de pouvoir calorifique.
  • Pour ce qui concerne les trous médians au niveau N1, ces derniers permettent l'introduction, dans l'enceinte 1201, d'un mélange de gaz neutre provenant des carbones fixes, et de gaz non enflammé -ou en cours de combustion- provenant de la base de la couche de gazéification provoqué par la température de la couche de combustion des carbones fixes.
  • Les trous supérieurs situés au niveau N2 permettent l'admission dans l'enceinte 1201 des gaz produits par la couche supérieure de gazéification, ces derniers ne sont pas enflammés, l'absence d'oxygène ne permet pas la combustion.
  • En fonctionnement, le mélange de tous les gaz admis par les trous 120A, 120B, 120C, à l'intérieur de l'enceinte 1201 sont surchauffés par la température élevée du conduit brûleur, une telle température étant de l'ordre de 800' centigrades.
  • Ces gaz sont canalisés par l'aspiration de l'extracteur dans le passage annulaire obligé, et ils prennent de la vitesse (accélération de l'ordre de deux fois et demie par rapport à la vitesse à laquelle ils circulent dans l'enceinte 1201.
  • L'air secondaire admis à travers l'orifice 120F dans la tubulure 120D d'amenée d'air secondaire est dosé afin de réduire sa vitesse dans ladite tubulure.
  • On a remarqué au cours d'essais de Laboratoire que par rapport à la vitesse des gaz circulant dans le passage annulaire obligé, la vitesse de l'air secondaire doit être quatre fois moindre.
  • A cet effet, la section de la sortie de la tubulure d'amenée d'air secondaire (extrémité de la tubulure engagée dans le conduit brûleur) est approximativement quatre fois celle de l'orifice d'entrée 120F.
  • Ceci étant, dans la zone Z (figure 6) la vitesse des gaz est très réduite, et, dans cette zone, ils se mélangent à l'air secondaire dosé amené par la tubulure 120D ce qui donne naissance à une turbulence.
  • Le mélange gaz-air secondaire s'enflamme, et on règle de sorte que la vitesse des gaz ne dépasse la vitesse de l'air secondaire à l'intérieur de la tubulure 120D, de sorte que la zone de combustion Z reste pratiquement stable à la sortie de la tubulure d'amenée d'air secondaire.
  • On a remarqué que la surface tronconique de l'élément de mise à feu 20E permet l'expansion des gaz, expansion provoquée par leur montée en température, sans en augmenter la vitesse, mais de façon à occuper le plein volume pour que la flamme ne décolle pas des parois.
  • A l'intérieur du conduit brûleur la température se situe aux environs de 1200 degrés centigrades, ce qui permet aux gaz arrivant au contact de l'air secondaire (zone Z) d'être enflammés sans difficulté ; étant donné la température élevée ci-dessus, la combustion est pratiquement totale d'où il résulte une pollution pratiquement réduite à néant. On observe donc que, dans un appareil de chauffage selon l'invention on effectue une précombustion dans le foyer F et une postcombustion dans le brûleur gazéifieur ou les gaz provenant de la précombustion débouchent tout autour de l'orifice d'amenée d'air secondaire.

Claims (15)

1. Brûleur gazéifieur pour un appareil de chauffage utilisant un combustible solide qui comprend un foyer (33) dont la portion inférieure est définie par une grille (11), le brûleur gazéifieur étant caractérisé par le fait qu'il comprend, en association, une enveloppe extérieure tubulaire (12, 120) dans laquelle est aménagée une série d'orifices d'aspiration (13, 120B) destinés à être en communication avec la base du foyer (33), un conduit brûleur (15, 120E) disposé longitudinalement à l'intérieur de l'enveloppe (12, 120), ce conduit brûleur (15, 120E) qui a une entrée et une sortie, étant adapté à définir avec l'enveloppe extérieure (12, 120) un espace annulaire (19, 120J) communicant avec ladite entrée, à proximité de laquelle est disposée une entrée d'air secondaire (17, 120).
2. Brûleur gazéifieur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices d'aspiration (13) ménagés dans l'enveloppe extérieure (12) sont disposés longitudinalement sur la portion supérieure de l'enveloppe.
3. Brûleur gazéifieur suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'un couvercle de protection (14) est disposé au-dessus desdits orifices d'aspiration (13).
4. Brûleur gazeifieur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (12) et le conduit brûleur (15), sont de forme cylindrique de révolution.
5. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (12) et le conduit brûleur (15) sont coaxiaux.
6. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'orifice d'amenée d'air secondaire (17) est situé au voisinage de l'entrée du conduit brûleur (15) et traverse une paroi avant (16) de l'enveloppe extérieur cylindrique (12).
7. Brûleur gazeifieur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des embases en matière réfractaire (20) aptes à être disposées de chaque côté de la base du foyer (33), des tubes répartiteurs (22) ayant des ouvertures latérales (23, 24), adaptées à communiquer d'une part avec la base du foyer (33) et, d'autre part, à l'aide d'un passage (25), avec des canaux (26) ménagés en partie haute des embases, lesdits tubes répartiteurs (22) étant en communication avec des orifices (21) d'amenée d'air primaire.
8. Brûleur gazeifieur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (20) présente une section rectangulaire avantageusement carrée avec :
- un axe longitudinal (X-X) qui s'étend parallèlement à un côté latéral de l'appareil ;
- une face de côté directement en communication avec la base du foyer F à l'aide d'une pluralité de séries superposées d'orifices d'aspiration (120B) ;
- une face frontale qui porte la tubulure d'amenée d'air secondaire (120D) ;
- un conduit brûleur (120E) qui détermine avec l'enveloppe extérieure (120), une enceinte pour les gaz de combustion provenant du foyer (F) et avec ladit tubulure (120D) un passage annulaire obligé (120J) pour l'admission desdits gaz à l'intérieur du conduit brûleur (120E).
9. Brûleur gazeifieur selon l'un quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit brûleur (120E) présente une surface tronconique, il reçoit du côté de sa petite base une partie terminale de la tubulure (120D) d'amenée d'air secondaire en ménageant le passage annulaire obligé (120J) précité.
10. Brûleur gazéifieur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface du passage annulaire obligé (120J) est sensiblement le double de celle de la totalité des orifices d'aspiration (120B) mettant le foyer (F) en communication avec le conduit brûleur (120E).
11. Brûleur gazéifieur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conduit brûleur (120E) l'enveloppe extérieure (120) forment, ensemble, une enceinte (1201) communiquant d'une part avec le foyer F, et, d'autre part, à travers le passage obligé précité (120J), avec le volume intérieur dudit conduit brûleur.
12. Brûleur gazéifieur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'amenée d'air secondaire (120D) est en partie engagée dans le conduit brûleur (15), la longueur de la partie engagée étant sensiblement une fois et demie le diamètre dudit conduit.
13. Appareil de chauffage tel que chaudière (30) utilisant un combustible solide du genre comprenant un habillage, une réserve de combustible (32) solide avec une porte pour son chargement, un foyer (33) disposé sous la réserve ayant lui-même une grille (11) située au-dessus d'un cendrier, caractérisé en ce qu'un brûleur gazéifieur (10) selon les revendications 1 à 7 est disposé dans le foyer (33), au niveau de la grille, généralement en son centre, et est adapté à mettre en communication une chambre de détente (34) avec ledit foyer (33), tandis qu'un échangeur de chaleur (31) situé en aval de la chambre de détente (34) est lui-même en communication avec une boite à fumées 37).
14. Appareil de chauffage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7 et 13, caractérisé en ce que le brûleur gazéifieur (10) s'étend du voisinage de la façade vers l'arrière de l'appareil jusqu'à la chambre de détente (34) de même que les embases (20) en matériau réfractaire, et les tubes répartiteurs (22).
15. Appareil de chauffage tel que chaidère (30) utilisant un combustible solide du genre comprenant un habillage, une réserve de combustible (32) solide avec une porte pour son chargement, un foyer (33) disposé sous la réserve ayant lui-même une grille (11) située au-dessus d'un cendrier, caractérisé en ce qu'un brûleur gazéifieur (120) selon les revendications 1 et 8 à 12 et 14 est disposé latéralement au foyer (F), ledit brûleur gazéifieur étant prolongé par une chambre de détente (121) et ces deux organes étant surmontés par un collecteur inférieur (124A) d'un échangeur de chaleur (124).
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