EP0252864A1 - Système d'alimentation des brûleurs fonctionnant à émulsion fuel-eau - Google Patents

Système d'alimentation des brûleurs fonctionnant à émulsion fuel-eau Download PDF

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EP0252864A1
EP0252864A1 EP87450016A EP87450016A EP0252864A1 EP 0252864 A1 EP0252864 A1 EP 0252864A1 EP 87450016 A EP87450016 A EP 87450016A EP 87450016 A EP87450016 A EP 87450016A EP 0252864 A1 EP0252864 A1 EP 0252864A1
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burner
emulsion
chamber
pump
fuel
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EP87450016A
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Thierry Pibernat
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/08—Preparation of fuel
    • F23K5/10—Mixing with other fluids
    • F23K5/12—Preparing emulsions

Definitions

  • the present invention relates to a burner supply system operating on a fuel-water emulsion.
  • Patent FR 2 064 615 is also known, according to which the return of the burner pump opens into a mixer compartment into which the water supply and that of fuel oil also open. Another emulsifier compartment in which the emulsion is prepared is located below the previous compartment.
  • a high pressure pump draws the mixture from the mixer compartment and injects it into the emulsifier compartment. Once the emulsion is made, it is sucked by the burner pump, this through an outlet made in this emulsifier.
  • an emulsion at rest, tends to form two layers, a light upper layer and a relatively heavy lower layer.
  • the burner supply after a shutdown period, is made by the relatively heavy layer rich in water.
  • the device consists of a block of machined metal to create the two compartments and the different accesses (holes, tapping, ...)
  • the device includes a high pressure pump to transfer the liquid from the first to the second compartment.
  • the present invention provides a much simpler and more reliable power system.
  • the problem of ignition, following a shutdown period is eliminated.
  • the supply system of the burners operating with fuel-water emulsion is of the type of those comprising a water inlet, a fuel inlet, an emulsion conduit transporting the emulsion from a mixing means and emulsification to the burner pump, said pump having its return connected to said means for mixing and emulsification.
  • the mixing and emulsifying means consists of a chamber (1).
  • This chamber preferably has a cylindrical shape, but it can have any other shape, this is only dependent on the manufacturing requirements.
  • the water pipe can be directly connected to the pressurized water distribution pipe (not shown), it is controlled by a pressure regulator (4) and a controlled shut-off valve (5).
  • the pressure regulator (4) and the shut-off valve (5) are shown separately in the drawing for reasons of clarity, but in reality these two organs can be grouped together in a single means which fulfills, at the same time, - these two functions.
  • the penetration of this conduit (2) into the chamber (1) is not a functional criterion.
  • the fuel pipe (3) has its other end immersed in a fuel tank (6). At this end a strainer can be mounted. The penetration of the conduit (3) into the chamber (1) is not a functional criterion.
  • a conduit (7) runs from the mixing chamber to the burner pump (8).
  • the penetration of the end of this conduit (7) into the chamber (1) must not reach a level close to the bottom of said chamber.
  • At the outlet of the burner pump (8) there are two conduits: one (9) leads to the burner nozzle and the other (10) again leads to the chamber (1).
  • the latter is called the return duct.
  • the pipe (9) which leads to the burner nozzle is controlled by a flow regulator (11) and a controlled shut-off valve (12).
  • the flow regulator presented on the drawing is a fixed flow regulator, but this one, obviously, can be with variable flow.
  • the burner pump (8) is shown in the drawing with a single outlet, for the sake of clarity. Indeed the pumps used, at present in the burners have two outputs, one is with controlled flow and the other is a return pipe. In reality the flow regulator (11) can be part of an assembly comprising the pump (8).
  • a safety conduit is connected on the chamber (1).
  • This conduit (13) is controlled by a safety valve (14) and leads to the fuel tank (6).
  • this controlled conduit has no role in the functioning of the system, but it is connected to the chamber (1) as a precaution.
  • the safety valve 14 is adjusted to a pressure slightly higher than that prevailing in the chamber (1). Once the threshold of this valve adjustment pressure is exceeded in the chamber (1), said valve becomes conducting in the direction chamber (1) - tank (6). It should be noted that the pressure usually prevailing in the chamber (1) is close to that of atmospheric pressure.
  • the two shut-off valves (5) and (12) are closed.
  • Switching on the burner pump (8) causes a vacuum in the chamber (1), the two valves (5) and (12) being closed, there are two possibilities: - if the chamber (1) is empty, that is to say if the ignition is to be made for the first time, the fuel is sucked up to fill the said chamber then forced to turn in a closed circuit, passing through the conduit (7), the pump (8), the conduit (10) and again through the chamber (1).
  • the chamber (1) is filled with emulsified water, or not, in the fuel, following a previous ignition, no introduction of the fuel into the chamber (1) is possible.
  • the liquid filling the chamber (1) is forced to follow the circuit described above, this lasts until the shut-off valves (5) and (12) are open. Meanwhile the liquid in the said chamber goes into emulsion state. It is, of course, possible to vary the duration of time between the starting of the pump (8) and the opening of the two taps (5) and (12).
  • the control means which manages the delay in the opening of these two shut-off valves can be of all known types, for example electronic, pneumatic or others. This means can also be integrated into the same assembly comprising the pump (8) itself.
  • the flow regulator (11) must be adjusted according to the need for emulsion to be burned, as well as the pressure regulator (4).
  • the flow rate per hour of the burner pump (8) has, in absolute value, at least 150 times the volume of the chamber (1).
  • this flow rate per hour of the pump (8) equal 15 times the hourly consumption of the burner, in other words it is desirable that the chamber (1) has a volume equal, in absolute value, at least to 0 , 01 of the hourly consumption of the burner.
  • the conduits (2), (3), (7), (10) and (3) are, according to one embodiment, connected to the chamber (1) along a straight line.
  • the fuel to be used according to the detailed description above is a light fuel. It is understood that a heavy fuel can also be used, by employing equipment which is well known technically and which plays on the viscosity of this fuel, such as for example heating means.

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Abstract

L'invention concerne un système d'alimentation des brûleurs du type de ceux comprenant une arrivée d'eau, une arrivée de fuel, un conduit d'émulsion transportant l'émulsion d'un moyen de mélange et d'émulsification vers la pompe de brûleur, cette pompe ayant son retour vers ce dit moyen de mélange et d'émulsification, système étant caractérisé par : - un moyen de mélange et d'émulsification constitué par une chambre unique (1) raccordée à : a) un conduit de fuel (2) de provenance de la cuve de fuel, à son extrémité plongé dans la dite cuve, b) un conduit d'eau (2) arrivée sous pression, contrôlé par un régulateur de pression (4) et un robinet de sectionnement asservi, c) un conduit d'émulsion transportant l'émulsion,formée dans la chambre, vers la pompe de brûleur (8), ce conduit ne devant pas pénétrer jusqu'à un niveau proche du fond de la dite chambre, d) un conduit de retour (10) transportant l'émulsion à partir de la pompe de brûleur, - un moyen de commande pour commander,avec retardement par rapport à la mise en marche de la pompe de brûleur (8),le robinet de sectionnement (5) monté sur le conduit d'eau et un robinet de sectionnement (12) monté sur le conduit portant l'émulsion de la pompe de brûleur vers sa buse.

Description

  • La présente invention concerne un système d'alimentation de brûleur fonctionnant à une émulsion fuel-eau.
  • On connaît plusieurs systèmes d'alimentation pour ce type de brûleurs dans lesquels le retour de la pompe de brûleur est conduit vers la cuve de fuel ( voir par exemple FR 2 093 615 et FR 2 158 651).
  • On connaît également le brevet FR 2 064 615,suivant lequel le retour de la pompe du brûleur débouche dans un compartiment mélangeur dans lequel débouchent également l'alimentation d'eau et celle de fuel. Un autre compartiment émulsionneur dans lequel l'émulsion est préparée, est situé au dessous du compartiment précédent.
  • Une pompe de haute pression aspire le mélange du compartiment mélangeur et l'injecte dans le compartiment émulsionneur. Une fois que l'émulsion est faite, elle est aspirée par la pompe de brûleur, ceci à travers une sortie faite dans cet émulsion­neur.
  • Le système d'alimentation faisant l'objet du brevet FR 2 064 615 a plusieurs inconvénients :
    - la sortie de l'émulsion à un niveau bas, par rapport à l'en­semble mélangeur-émulsionneur,rend l'allumage du brûleur,à la suite d'une période d'arrêt,très difficile.
  • En effet une émulsion,au repos,a tendance à former deux couches, une couche supérieure légère et une couche inférieure relative­ment lourde. Cela veut dire que l'alimentation de brûleur, à la suite d'une période d'arrêt,est faite par la couche relative­ment lourde riche en eau.
    - la complexité de l'appareil : en effet l'appareil est constitué d'un bloc de métal usiné pour créer les deux compartiments et les différents accés (perçages, taraudage,...)
    En plus l'appareil comprend une pompe de haute pression pour transférer le liquide du premier au second compartiment.
  • Pour ces raisons, la présente invention propose un système d'ali­mentation beaucoup plus simple et fiable. Dans la présente inven­tion le problème de l'allumage,à la suite d'une période d'arrêt, est supprimé. En plus suivant la présente invention, il y a un seul réglage à faire pour ajuster le rapport entre l'eau et le fuel constituant, tous les deux,l'émulsion.
  • Selon la présente invention,le système d'alimentation des brû­leurs fonctionnant à émulsion fuel-eau est du type de ceux comp­renant une arrivée d'eau, une arrivée de fuel, un conduit d'émul­sion transportant l'émulsion d'un moyen de mélange et d'émulsifi­cation vers la pompe de brûleur, la dite pompe ayant son retour relié à ce dit moyen de mélange et d'émulsification.
  • Le système d'alimentation se caractérise essentiellement par:
    - un moyen de mélange et d'émulsification constitué par une chambre unique raccordée à:
    • a) un conduit de fuel en provenance de la cuve de fuel,
    • b) un conduit d'eau,amenée sous pression,contrôlé par un régulateur de pression et un robinet de sectionnement asservi,
    • c) un conduit d'émulsion transportant la dite émulsion vers la pompe de brûleur, ce conduit ne devant pas pénétrer jusqu'à un niveau proche du fond de la dite chambre,
    • d) un conduit de retour transportant l'émulsion à partir de la pompe de brûleur vers la dite chambre,
    - un moyen de commande pour commander l'ouverture,avec retarde­ment par rapport à la mise en marche de la pompe de brûleur, du robinet de sectionnement monté sur le conduit d'eau et d'un robinet de sectionnement monté sur le conduit amenant l'émulsion de la pompe du brûleur vers sa buse.
  • La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée ci-aprés accompagnée par un dessin unique (fig 1) qui représente schématiquement le système d'alimentation.
  • Sur la figure 1, le moyen de mélange et d'émulsification est constitué par une chambre (1). Cette chambre a,de préférence, une forme cylindrique,mais elle peut avoir toutes autres formes,ceci est uniquement fonction des exigences de fabrication.
  • Dans cette chambre débouchent deux arrivées; une arrivée d'eau par un conduit (2) et une arrivée de fuel par un conduit (3).
  • Le conduit d'eau peut être raccordé directement à la canalisa­tion de distribution d'eau sous pression (non présentée), il est contrôlé par un régulateur de pression (4) et un robinet de sectionnnement asservi(5). Le régulateur de pression(4) et le robinet de sectionnement(5) sont présentés séparés sur le dessin pour des raisons de clarté,mais en réalité ces deux organes peu­vent être regroupés dans un seul moyen qui remplit,à la fois,- ces deux fonctions. La pénétration de ce conduit (2) dans la chambre (1) n'est pas un critère fonctionnel.
  • Le conduit de fuel (3) a son autre extrémité plongée dans une cuve de fuel (6). A cette extrémité une crépine peut être mon­tée. La pénétration du conduit (3) dans la chambre (1) n'est pas un critère fonctionnel.
  • Un conduit (7) part de la chambre de mélange vers la pompe du brûleur (8). La pénétration de l'extrémité de ce conduit (7) dans la chambre (1) ne doit pas arriver à un niveau proche du fond de la dite chambre. A la sortie de la pompe de brûleur (8), il y a deux conduits: l'un (9) mène vers la buse de brû­leur et l'autre (10) mène de nouveau vers la chambre (1). Ce der­nier est appelé le conduit de retour.
  • Le conduit (9) qui mène vers la buse de brûleur, est contrôlé par un régulateur de débit (11) et un robinet de sectionnement (12) asservi. Le régulateur de débit présenté sur le dessin est un régulateur à débit fixe,mais celui-ci, bien évidement, peut être à débit variable.
  • La pompe de brûleur (8) est présentée sur le dessin avec une seul sortie, ceci pour une raison de clarté. En effet les pompes utilisées,à l'heure actuelle dans les brûleurs ont deux sor­ties, l'une est à débit contrôlé et l'autre est un conduit de retour. En réalité le régulateur de débit (11) peut faire partie d'un ensemble comportant la pompe (8).
  • Sur la chambre (1), un conduit de sûreté est raccordé. Ce con­duit (13) est contrôlé par une soupape de sureté (14) et mène vers la cuve de fuel (6). En effet,ce conduit contrôlé n'a pas de rôle dans le fonctionnement du système, mais il est raccordé sur la chambre (1) par précaution. La soupape de sûreté 14 est réglée à une pression légèrement supérieure à celle régnant dans la chambre (1). Une fois que le seuil de cette pression de régla­ge de soupape est dépassé dans la chambre (1),la dite soupape devient passante dans le sens chambre (1) - cuve (6). Il est à noter que la pression régnant habituellement dans la chambre (1) est au voisinage de celle de la pression atmosphérique.
  • Au repos, les deux robinets de sectionnement (5) et (12) sont fermés.
    La mise sous tension de la pompe du brûleur (8) provoque une dépression dans la chambre (1), les deux robinets (5) et (12) étant fermés, on peut avoir deux possibilités:
    - si la chambre (1) est vide, c'est-à-dire si l'allumage est à faire pour la première fois, le fuel est aspiré pour remplir la dite chambre puis forcé à tourner en circuit fermé, passant par le conduit (7),la pompe (8) ,le conduit (10) et de nouveau par la chambre (1).
    -si la chambre (1) est remplie d'eau émulsionnée,ou non,dans le fuel , à la suite d'un allumage précédent, aucune introduction du fuel dans la chambre (1) n'est possible. Le liquide remplissant la chambre (1) est forcé de suivre le circuit ci-dessus décrit, ceci dure jusqu'à ce que les robinets de sectionnement (5) et (12) soient ouverts. Pendant ce temps le liquide dans la dite chambre passe à l'état d'émulsion. Il est,bien entendu,possible de faire varier la durée de temps située entre la mise en marche de la pompe(8)et l'ouverture des deux robinets (5) et (12).
  • Le moyen de commande qui gère le retardement de l'ouverture de ces deux robinets de sectionnement peut être de toutes sortes connues par exemple électronique, pneumatique ou autres. Ce moyen peut aussi être intégré dans un même ensemble comportant la pompe (8) elle-même.
  • Le régulateur de débit (11) doit être ajusté selon le besoin en émulsion à brûler,de même que le régulateur de pression (4).
  • Le choix de grosseur des conduits (3) et (2) et de réglage du régulateur de pression (4) doit être pris en compte, de même que le débit de la pompe (8) pour assurer un débit de fuel pas­sant par le conduit (3) présentant de 60 à 80 % par volume de la somme de deux débits d'eau passant par le conduit (4) et celui de fuel passant par le conduit (3).
  • Il est souhaitable que le débit à l'heure de la pompe du brû­leur (8) ait, en valeur absolue, au moins, 150 fois le volume de la chambre (1).
  • Il est souhaitable également que ce débit à l'heure de la pompe (8) égale 15 fois la consommation horaire du brûleur, autrement dit il est souhaitable que la chambre (1) ait un volume égal ,en valeur absolue, au moins à 0,01 de la consommation horaire du brûleur.
  • Lors de la mise hors tension de la pompe (8), les deux robinets de sectionnement se ferment aussi.
  • Les conduits (2), (3), (7), (10) et (3) sont,selon une forme de réalisation,raccordés à la chambre (1) suivant une ligne droite.
  • Le fuel à utiliser selon la description ci-dessus détaillée est un fuel léger. Il est bien entendu qu'un fuel lourd peut être également utilisé, en employant des équipements bien connus tech­niquement qui jouent sur la viscosité de ce fuel, comme par exemple des moyens de chauffage.
  • Il va de soi que la présente invention peut avoir tous équiva­lents à ses organes fonctionnels sans pour autant sortir du cadre du présent brevet.

Claims (7)

1. Système d'alimentation des brûleurs fonctionnant à émulsion fuel-eau du type de ceux comprenant une arrivée d'eau, une arrivée de fuel, un conduit d'émulsion transportant l'émul­sion, un moyen de mélange et d'émulsification vers la pompe du brûleur, cette pompe ayant son retour vers ce dit moyen de mélange et d'émulsification,le système étant caractérisé par:
- un moyen de mélange et d'émulsification constitué par une chambre unique (1) raccordée à :
a) un conduit de fuel (2), en provenance de la cuve de fuel, ayant son extrémité plongée dans la dite cuve,
b) un conduit d'eau (2), amenée sous pression,contrôlé par un régulateur de pression (4) et un robinet de sectionnement asservi (5),
c) un conduit d'émulsion (7) transportant l'émulsion, formée dans la chambre,vers la pompe de brûleur (8), ce conduit ne devant pas pénétrer jusqu'à un niveau proche du fond de la dite chambre,
d) un conduit de retour (10) transportant l'émulsion à partir de la pompe de brûleur,
- un moyen de commande pour commander l'ouverture,avec retar­dement par rapport à la mise en marche de la pompe de brû­leur (8), du robinet de sectionnement (5) monté sur le conduit d'eau et d'un robinet de sectionnement (12) monté sur le conduit portant l'émulsion de la pompe de brûleur vers la buse du dit brûleur.
2. Système d'alimentation des brûleurs selon la reven­ dication 1 caractérisé en ce que le dit moyen de commande fait fonctionner, d'abord la pompe de brûleur, puis il rend après un délai prédéterminé, les deux robinets de sectionnement (5) et (12) passants.
3. Système d'alimentation des brûleurs selon la reven­dication 1 caractérisé en ce que le débit de fuel passant par le conduit de fuel, sous l'effet d'aspiration de la pompe de brû­leur et après l'ouverture du robinet de sectionnement (5), pré­sente de 60% à 80% par volume de la somme de deux débits de l'eau et du fuel arrivant dans la chambre (1).
4. Système d'alimentation de brûleurs selon la revendi­cation 1 caractérisé en ce que le volume de la chambre (1) est égal ou supérieur,en valeur absolue, à 0,01 de la consommation horaire du brûleur.
5. Système d'alimentation de brûleur selon la revendi­cation 1 caractérisé par un conduit de sûreté (13) raccordé à la chambre (1) et débouchant sur la cuve de fuel (6), ce conduit étant contrôlé par une soupape de sûreté (14).
6. Système d'alimentation des brûleurs selon la revendi­cation 1 caractérisé en ce que le débit de la pompe de brûleur (8),à l'heure, est en valeur absolue, égale, au moins à 150 fois le volume de la chambre (1).
7. Système d'alimentation des brûleurs selon la revendi­cation 1 caractérisé en ce que la chambre (1) a une forme cylind­rique et en ce que les conduits (2), (3), (7), (10) et aussi le conduit de sûreté (13) y sont raccordés suivant une ligne droi­te.
EP87450016A 1986-06-26 1987-06-26 Système d'alimentation des brûleurs fonctionnant à émulsion fuel-eau Withdrawn EP0252864A1 (fr)

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FR8609414 1986-06-26
FR8609414A FR2600755B1 (fr) 1986-06-26 1986-06-26 Systeme d'alimentation des bruleurs fonctionnant a emulsion fuel-eau

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EP87450016A Withdrawn EP0252864A1 (fr) 1986-06-26 1987-06-26 Système d'alimentation des brûleurs fonctionnant à émulsion fuel-eau

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Cited By (1)

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WO1999067572A1 (fr) * 1998-06-22 1999-12-29 Viktor Petrovich Shtager Convertisseur de carburant hydrodynamique, a cavitation et a ultrasons

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FR2600755B1 (fr) 1990-12-21
FR2600755A1 (fr) 1987-12-31

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