FR1464435A - Procédé et dispositif pour brûler les gaz d'échappement provenant d'une combustion - Google Patents

Description

Procédé et dispositif pour brûler les gaz d'échappement provenant d'une combustion.
La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif pour mélanger intimement, dans la zone limite des flammes d'un foyer, de l'air supplémentaire préchauffé aux gaz provenant de la combustion, de manière à obtenir une combustion complète desdits gaz et, en conséquence, une économie de combustible et l'élimination de la suie à la sortie de la cheminée.
On connaît divers dispositifs dans lesquels de l'air à l'état pur, ou encore mélangé aux gaz d'échappement provenant de la combustion, est envoyé au foyer de manière à venir rencontrer perpendiculairement les flammes dudit foyer.
Tous ces dispositifs présentent les inconvénients suivants :
Le trajet de l'air, ou du mélange d'air et de fumée, dans le foyer n'est pas suffisamment long pour assurer un préchauffage élevé de l'air ou du mélange ; L'air ou le mélange heurte seulement les iparties marginales du courant de flammes; La turbulence dans la zone d'impact est faible.
Pour ces motifs, le mélange de l'air avec les gaz provenant de la combustion n'atteint pas la température, et ne possède pas l'uniformité de mélange nécessaires, pour brûler complètement la suie et l'oxyde de carbone véhiculés par les gaz de combustion.
L'invention prévoit de disposer dans la zone limite des flammes un pré-chauffeur constitué par un corps présentant une longueur et une largeur de peu inférieures à la longueur et à la largur de l'ouverture d'écoulement des gaz de combustion dans ladite zone limite. Dans ledit corps est réalisé un serpentin à plusieurs spires pour l'écoulement de l'air ou du mélange, la dernière spire débouchant dans un anneau qui entoure le préchauffeur dans un plan placé dans le sens d'écoulement des flammes et qui est pourvu, au moins sur une face, d'une couronne de perforations dirigées perpendiculairement au sens d'écoulement des flammes.
Les fortes dimensions du préchauffeur par rapport à l'ouverture d'écoulement du foyer donnent lieu à deux avantages. Avant tout, le trajet de l'air ou du mélange se trouve être allongé de beaucoup, sans que soit augmentée excessivement la résistance à l'écoulement, de sorte que l'air ou le mélange est facilement préchauffé à la température des flammes. En second lieu, l'étranglement provoqué par la présence du préchauffeur dans la section d'écoulement des flammes mêmes, où celles-ci rencontrent avec un impact normal les jets sortant de la couronne ou des couronnes de perforations de l'anneau du préchauffeur, rend fortement turbulent le courant gazeux dont le mélange intime avec l'air ou le mélange est sensiblement amélioré par rapport à celui que l'on peut obtenir avec les dispositifs connus.Grâce à la concomitance des deux avantages sus-indiqués, on obtient pratiquement une combustion complète de la suie et de l'oxyde de carbone.
Selon un développement de l'invention, la fumée et l'air, aspirés, respectivement, de la cheminée et de l'atmosphère en quantités réglables séparément, parcourent ensemble .un trajet relativement long dans une même tubulure, de sorte qu'ils se mélangent ainsi intimement avant d'arriver à l'aspiration d'un ventilateur commun, du refoulement duquel sort de l'air ou un mélange qui ensuite, à travers trois dérivations successives de la tubulure de refoulement, se divise en un premier flux qui pénètre dans le préchauffeur, en un second flux qui se déverse immédiatement sous le préchauffeur et en un troisième flux qui débouche sur la grille du foyer. De cette manière, la quantité de mélange ou d'air qui excède les besoins du préchauffeur est amenée à brûler au-dessous de celui-ci, respec- tivement dans la grille du foyer.Du fait que la seconde et la troisième dérivations sont munies de soupapes ou clapets de réglage, il est possible de répartir les trois quantités d'air ou de mélange suivant les conditions de fonctionnement de la chaudière.
Sur le dessin annexé on a illustré un exemple d'application de l'invention au cas particulier d'une chaudière à foyer inférieur avec brûleur à mazout et à serpentin supérieur à circulation d'eau.
Sur ce dessin : La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une chaudière munie d'un dispositif selon l'invention ; La figure 2 est une vue en coupe longitudinale du préchauffeur selon l'invention.
Dans la cheminée 1 est disposé un registre réglable 2. A travers une tubulure 4, un ventilateur 5 aspire de la fumée de la cheminée 1 en amont du registre 2 et de l'air atmosphérique à travers une soupape 3, laquelle est réglable depuis l'extérieur et débouche dans la tubulure 4 par l'intermédiaire d'une buse coudée dont le bec est tourné vers la direction d'écoulement de la fumée, de sorte que la confluence de la fumée avec l'air se produit dans les meilleures conditions Le coude du tube 4 qui aspire dans la cheminée 1 est pourvu d'un clapet 4a, de sorte qu'il est possible :
Avec le clapet 4a fermé et la soupape 3 convenablement réglée, d'aspirer de l'air pur; Avec la clapet 4a ouvert et le registre 2 et la soupape 3, convenablement réglés l'un par rapport à l'autre, d'aspirer un mélange d'air et de fumée suivant la quantité et le degré de mélange requis par les conditions momentanées de charge de la chaudière. En raison du long trajet parcouru en commun par l'air et la fumée jusqu'au ventilateur 5, les deux gaz sortent de celui-ci parfaitement mélangés entre eux.
La tubulure de refoulement du ventilateur 5 comporte trois dérivations, la première désignée par 7 et à travers laquelle l'air ou le mélange passe au préchauffeur 6, la seconde indiquée par 8 qui est munie du registre de réglage 8a et à travers laquelle une première portion d'air ou du mélange qui excède les besoins du préchauffeur 6, va brûler immédiatement sous ce préchauffeur, et une troisième indiquée par 9 qui est munie du registre de réglage 9a et à travers laquelle une seconde portion de l'air ou du mélange en excès va brûler dans la flamme du brûleur à mazout 10, dans l'exemple représenté et, en général, immédiatement au-dessus de la grille du foyer. La référence 12 indique un registre connu de réglage du tirage général.
Par la dérivation 7, l'air ou le mélange entre dans le corps 6 du préchauffeur. Ce corps a une forme allongée et une section transversale à peu près carrée, et il est pourvu d'ailettes extérieures. Sa projection dans un plan normal au sens d'écoulement des flammes est prévue de dimension telle qu'elle obture une bonne partie de l'ouverture d'écoulement desdites flammes. Le préchauffeur est obturé à ses extrémités frontales par des couvercles mobiles 6a-6b et il est muni intérieurement d'un conduit 6c en forme de serpentin qui, à l'entrée, est raccordé à la dérivation 7 et qui débouche dans un anneau 6d, lequel entoure extérieurement la zone centrale du corps 6 suivant un plan transversal à ce dernier.
Sur au moins l'une des deux faces opposées de l'anneau 6d est pratiquée une couronne de perforations retournées le long de l'axe longitudinal du préchauffeur et de ce fait perpendiculaires au courant des flammes.
L'air ou le mélange pénétrant dans le corps 6 à travers la conduite 7 parcourt tout le serpentin 6c, à la fin duquel cet air ou mélange réchauffé à la température des flammes passe dans l'anneau 6d à travers les perforations duquel l'air ou le mélange sort sous la forme d'une couronne de jets ll que heurte, sous un angle de 90[deg], le courant des flammes dans la zone limite de celles-ci, zone qui est mise en turbulence par l'étranglement de l'ouverture d'écoulement du courant, provoqué par la présence du corps 6.
Le mélange intime, à température égale et à régime de turbulence, des jets d'air et de mélange avec les flammes sur une couronne disposée à l'intérieur du courant d'écoulement de celles-ci, provoque la combustion complète de la suie et de l'oxyde de carbone présents dans lesdites flammes.
A la mise en route de la chaudière et lors des passages d'un régime à faible charge à un régime à forte charge, périodes durant lesquelles sont présentes dans le conduit de la cheminée des quantités plus grandes de suie et d'oxyde de carbone, le dispositif décrit ci-dessus envoie au préchauffeur 6 un mélange d'air et de fumée, pour soumettre cette dernière à une combustion supplémentaire.
Quand, au contraire, la chaudière fonctionne à régime constant, il est suffisant d'envoyer au préchauffeur de l'air pur ou presque pur pour brûler la suie ou l'oxyde de carbone présent dans les flammes du foyer.
Dans les buts indiqués ci-dessus, le registre réglable 2, la soupape d'aspiration de l'air 3, le clapet d'aspiration de la fumée 4a, le ventilateur 5 et, les registres 8a et 9a sont, selon le type de l'installation, réglés entre eux une fois pour toutes, selon l'un quelconque des systèmes connus de renvoi d'un mélange d'air et de fumée au foyer.
Le brûleur 10 et le registre 12 sont au contraire réglés par l'usager par l'une des méthodes connues.

Claims (1)

1. RÉSUMÉ L'invention concerne : I. Un procédé pour brûler les gaz d'échappement provenant d'une combustion, au moyen d'un mélange des gaz avec de l'air supplémentaire préchauffé et injecté dans la zone limite des flammes avec un impact perpendiculaire à celles-ci, ledit procédé. étant remarquable, notamment, par les caractéristiques suivantes considérées séparément ou en combinaison : a. Le préchauffage de l'air a lieu sur plusieurs parcours successifs, dont chacun est d'une longueur de peu inférieure à la dimension maximum de l'ouverture d'écoulement des gaz d'échappement, parcours qui forment dans leur ensemble un serpentin contenu dans un corps qui obture partiellement l'ouverture d'écoulement des flammes dans leur zone limite, de manière à rendre turbulent l'écoulement des flammes dans cette zone, ledit serpentin débouchant dans un anneau qui entoure la section transversale centrale dudit corps, cet anneau étant muni de perforations desquelles jaillissent des jets d'air, préchauffé à la température des flammes, dont le courant d'écoulement est ainsi heurté perpendiculairement par des jets dirigés de l'intérieur vers l'extérieur dudit courant. b. Si, à la place d'air pur, on utilise un mélange d'air aspiré dans l'atmosphère et de gaz d'échappement aspirés dans la cheminée de la chaudière, les gaz d'échappement et l'air atmosphérique supplémentaire sont aspirés en des quantités réglables indépendamment et accomplissent ensuite ensemble un trajet relativement long dans une même tubulure, se mélangeant ainsi intimement entre eux avant de parvenir à l'aspiration d'un ventilateur commun du refoulement duquel sort le mélange, qui, à travers trois dérivations successives de la tubulure de refoulement, se divise en un premier flux qui pénètre dans le corps indiqué dans le paragraphe a en un second flux à débit réglable qui s'écoule immédiatement au-dessous dudit corps et en un troisième flux qui, suivant un débit réglable, débouche sur la grille du foyer. II. Un dispositif pour la mise en u̇vre du procédé défini ci-dessus, remarquable, notamment, par les caractéristiques suivantes considérées séparément ou en combinaison : c. L'air, ou le mélange d'air et de gaz d'échappement, est préchauffé dans un corps pourvu d'ailettes externes et monté dans la zone limite des flammes de la chaudière, corps dont la projection dans le plan normal au sens d'écoulement des flammes, obture une bonne partie de l'ouverture d'écoulement de ces flammes et qui présente à ses extrémités des couvercles amovibles constituant chacun un coude de renvoi pour les cavités tubulaires pratiquées parallèlement entre elles à l'intérieur du corps, lequel, de cette façon, a la forme d'un serpentin dont la première spire est en communication avec la tubulure d'arrivée de l'air ou du mélange, et dont la dernière spire débouche dans un anneau tubulaire entourant la zone centrale du corps et qui est muni, sur au moins une de ses faces, d'une couronne de perforations avec écoulement direct dans le sens longitudinal du corps; d. Un ventilateur aspire de la fumée dans la cheminée d'une chaudière, en amont d'un registre réglable, à travers une longue tubulure obturable au moyen d'un clapet, tubulure dans laquelle débouche, au voisinage du registre précité, la buse d'injection d'une soupape réglable d'aspiration de l'air atmosphérique, tandis que le refoulement dudit ventilateur est subdivisé, en une première dérivation, débouchant dans un préchauffeur, en une seconde dérivation, pourvue d'un registre de réglage et débouchant sous ledit préchauffeur et, en une troisième dérivation, munie d'un registre de réglage et débouchant sur la grille du foyer de la chaudière; e. Le registre de la cheminée la soupape de la buse, le ventilateur et les registres des dérivations sont réglés entre eux en concordance une fois pour toutes, en cours de montage du dispositif sur la chaudière.