FR2520849A1 - BOILER, ESPECIALLY FOR DOMESTIC AND INDUSTRIAL HEATING SYSTEMS - Google Patents

BOILER, ESPECIALLY FOR DOMESTIC AND INDUSTRIAL HEATING SYSTEMS Download PDF

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FR2520849A1 FR8301221A FR8301221A FR2520849A1 FR 2520849 A1 FR2520849 A1 FR 2520849A1 FR 8301221 A FR8301221 A FR 8301221A FR 8301221 A FR8301221 A FR 8301221A FR 2520849 A1 FR2520849 A1 FR 2520849A1
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Abstract

A heating boiler is equipped with a burner (1) with a downward-directed flame, the combustion gases from which flow to a heat exchanger (2) which can extract heat from the combustion gases and deliver it to a working liquid. A storage chamber (8) beneath the heat exchanger collects the condensate from the combustion gases for subsequent removal via a drain duct (9).

Description

La présente invention concerne des chaudières, et plus particulièrement des chaudières pour systèmes de chauffage domestiques et industriels. The present invention relates to boilers, and more particularly to boilers for domestic and industrial heating systems.

Les chaudières de chauffage d'eau habituelles utilisant des brûleurs alimentés au gaz ou au mazout ont généralement des rendements pouvant atteindre 75%. Une quantité importante de la perte de chaleur s'effectue au niveau des gaz de combustion lorsque les chaudières sont prévues pour fonctionner à une température suffisament élevée pour éviter la condensation de l'eau contenue dans les gaz de combustion dans l'échangeur de chaleur qui, s'il en était autrement, provoquerait des problèmes de fonctionnement et de corrosion. Typical water heating boilers using gas or oil burners typically have efficiencies of up to 75%. A significant amount of the heat loss takes place in the combustion gases when the boilers are designed to operate at a sufficiently high temperature to avoid condensation of the water contained in the combustion gases in the heat exchanger which , if it were otherwise, would cause operational and corrosion problems.

Ainsi, selon la présente invention, il est créé une chaudière comprenant un brûleur muni d'une alimentation d'air et d'une alimentation de combustible, le brûleur fonctionnant vers le bas, et un échangeur de chaleur destiné à extraire la chaleur des gaz de combustion du brûleur et à transférer la chaleur à un fluide de travail, l'ensemble comprenant-en outre une chambre de tranquillisation qui collecte le condensat des gaz de combustion et des moyens pour éliminer le condensat. Thus, according to the present invention, a boiler is created comprising a burner provided with an air supply and a fuel supply, the burner operating downwards, and a heat exchanger intended to extract the heat from the gases. the burner and transferring the heat to a working fluid, the assembly further comprising a still chamber which collects the condensate from the combustion gases and means for removing the condensate.

Les flammes uniformes, courtes et plates qui sont typiques des brûleurs revendiqués dans le brevet GB nO 1 205 432 d'une part, permettent de faire fonctionner le brûleur vers le bas, d'autre part, facilitent la construction d'une chaudière compacte et enfin fournissent une température plus uniforme sur la surface d'entrée de l'échangeur de chaleur. The uniform, short and flat flames which are typical of the burners claimed in GB patent No. 1 205 432 on the one hand, make it possible to operate the burner downwards, on the other hand, facilitate the construction of a compact boiler and finally provide a more uniform temperature on the inlet surface of the heat exchanger.

Le fonctionnement vers le bas du brûleur permet d'éviter que la condensation de l'eau contenue dans les gaz de combustion revienne vers le brûleur, comme c'est le cas des brûleurs fonctionnant vers le haut. Ceci tend à réduire la corrosion, le mauvais fonctionnement du brûleur, et permet l'évacuation facile de la condensation.Operation at the bottom of the burner prevents condensation of the water contained in the combustion gases from returning to the burner, as is the case with burners operating upwards. This tends to reduce corrosion, malfunction of the burner, and allows easy evacuation of condensation.

L'alimentation en combustible est constituée habituellement par un gaz combustible tel qu'un gaz naturel; cependant, on peut éventuellement utiliser un combustible liquide tel que du kérosène. The fuel supply usually consists of a combustible gas such as natural gas; however, a liquid fuel such as kerosene can optionally be used.

L'echangeur de chaleur est d'un type approprié et connu, et le fluide de travail est de préférence de l'eau. L'échangeur de chaleur comprend de préférence des ailettes, et mieux encore, les extrémités inférieures des ailettes sont en dents-de-scie pour faciliter l'écoulement du condensat dans la chambre de tranquillisation et pour réduire le blocage par le condensat se trouvant retenu entre les ailettes. The heat exchanger is of a suitable and known type, and the working fluid is preferably water. The heat exchanger preferably comprises fins, and better still, the lower ends of the fins are serrated to facilitate the flow of condensate in the still chamber and to reduce blockage by the condensate being retained. between the fins.

De préférence, la chambre de tranquillisation a une surface en section transversale qui va en diminuant en direction d'une sortie prévue à sa base, et elle est située audessous de l'échangeur de chaleur. La chambre de tranquillisation est raccordée à un moyen d'élimination du condensat tel qu'un tuyau d'écoulement. Preferably, the plenum has a cross-sectional area which tapers towards an outlet provided at its base, and is located below the heat exchanger. The still chamber is connected to a condensate removal means such as a drain pipe.

L'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple non limitatif et avec référence aux Fig. 1 à 3 des dessins annexés. The invention will now be described by way of nonlimiting example and with reference to FIGS. 1 to 3 of the accompanying drawings.

La Fig. 1 est une vue en perspective d'une chaudière selon l'invention, avec arrachement partiel pour montrer l'intérieur de la chaudière. Fig. 1 is a perspective view of a boiler according to the invention, with partial cutaway to show the interior of the boiler.

La Fig. 2 est une vue de dessus d'un élément du brûleur de la chaudière. Fig. 2 is a top view of an element of the boiler burner.

La Fig. 3 est une vue schématique de l'extrémité des ailettes de l'échangeur de chaleur de la chaudière. Fig. 3 is a schematic view of the end of the fins of the heat exchanger of the boiler.

Une chaudière a été mise au point pour fournir de l'eau chaude à un système de chauffage et fournir jusqu'à 10 kilowatts à l'heure avec un rendement d'environ 88% lorsqu'il y a retour d'eau chaude. La chaudière représentée à la Fig. 1 comprend un brûleur 1 (voir aussi Fig. 2) et un échangeur de chaleur à ailettes 2. A boiler has been developed to supply hot water to a heating system and supply up to 10 kilowatts per hour with an efficiency of approximately 88% when there is hot water return. The boiler shown in FIG. 1 includes a burner 1 (see also Fig. 2) and a fin heat exchanger 2.

Le brûleur 1 du type à matrice comprend une chambre à combustible par laquelle passe une pluralité de tubes ou de passages d'air de comDustion. Le combustible est envoyé dans la chambre par une conduite d'entrée. Les tubes à air 3 sont de section rectangulaire ou carrée. Le brûleur 1 est du type à flamme de diffusion et le combustible parvient dans la zone de combustion 4 par des orifices de sortie de combustible 12. The matrix type burner 1 comprises a fuel chamber through which passes a plurality of combustion air tubes or passages. The fuel is sent to the chamber through an inlet pipe. The air tubes 3 are of rectangular or square section. The burner 1 is of the diffusion flame type and the fuel reaches the combustion zone 4 via fuel outlet orifices 12.

Les orifices de sortie 12 sont de section circulaire et sont disposés de manière qu'ils n'y ait qu'une seule sortie de combustible par côté de chaque passage d'air de section carrée.The outlet orifices 12 are of circular section and are arranged so that there is only one fuel outlet per side of each air passage of square section.

A l'aval du brûleur est prévu un échangeur de chaleur 2 comportant des tubes 5 de sortie d'eau chaude. L'échangeur de chaleur 2 est chauffé par les gaz de combustion chauds qui circulent vers le bas en provenance du brûleur 1. Downstream of the burner is provided a heat exchanger 2 comprising tubes 5 for leaving hot water. The heat exchanger 2 is heated by the hot combustion gases which flow downwards from the burner 1.

Une chambre de tranquillisation 8 qui va en se réduisant vers sa sortie est boulonnée au carter du brûleur au-dessous de l'échangeur de chaleur 2. La base de la chambre de tranquillisation 8 comprend un tuyau de sortie 9 relié à une vidange (non représentée). Les materiaux utilisés pour constituer cette chaudière sont choisis pour résister à la corrosion. A plenum 8 which tapers towards its outlet is bolted to the burner casing below the heat exchanger 2. The base of the plenum 8 includes an outlet pipe 9 connected to a drain (not shown). The materials used to make up this boiler are chosen to resist corrosion.

Les diverses sections sont entourées pr un carter principal 6 pouvant être muni d'une fenetre (non représentée) permettant d'observer l'aspect de la flamme du brûleur. The various sections are surrounded by a main casing 6 which can be provided with a window (not shown) allowing the appearance of the burner flame to be observed.

Un ventilateur contenu dans un carter 7 est boulonné sur le côté du carter principal 6 de manière à envoyer de l'air d'entrée au brûleur 1, à partir d'un aspirateur statique. A fan contained in a casing 7 is bolted to the side of the main casing 6 so as to send inlet air to the burner 1, from a static vacuum cleaner.

La Fig. 3 est une vue de l'extrémité des ailettes 11 de l'échangeur de chaleur 2 qui montre les dents-de-scie alternées des bords inférieurs des ailettes adjacentes. Les dentsde-scie des ailettes 11 facilitent l'élimination du condensat dans la chambre de tranquillisation 8 et réduisent le blocage du courant de gaz par le condensat qui est retenu entre les ailettes adjacentes de l'échangeur de chaleur. Fig. 3 is a view of the end of the fins 11 of the heat exchanger 2 which shows the alternating sawtooths of the lower edges of the adjacent fins. The saw teeth of the fins 11 facilitate the removal of the condensate in the still chamber 8 and reduce the blockage of the gas flow by the condensate which is retained between the adjacent fins of the heat exchanger.

Lorsque la chaudière fonctionne, le gaz combustible est envoyé sous faible débit au brûleur 1 en passant par l'entrée, et il se mélange à l'air provenant du ventilateur 7. Le gaz est allumé de manière à former une flamme pilote diffuse sur la face inférieure du brûleur 1. Cette flamme est ensuite contrôlée, c'est-à-dire que l'on s'assure que l'allumage a bien eu lieu. Ensuite, on envoie au brûleur du gaz combustible correspondant au fonctionnement normal. Les gaz cte combustion passent par l'échangeur de chaleur 2, chauffant de ce fait un système externe à charge d'eau. Le condensat provenant des gaz de combustion s'échappe de l'échangeur de chaleur 2 pour parvenir dans la chambre de tranquillisation 8. Le condensat est alors drainé par le tuyau de sortie 9. When the boiler is operating, the combustible gas is sent at low flow rate to the burner 1 via the inlet, and it mixes with the air coming from the fan 7. The gas is ignited so as to form a diffuse pilot flame on the lower face of the burner 1. This flame is then checked, that is to say that it is checked that the ignition has taken place. Then, fuel gas corresponding to normal operation is sent to the burner. The combustion gases pass through the heat exchanger 2, thereby heating an external system with water charge. The condensate from the combustion gases escapes from the heat exchanger 2 to reach the plenum 8. The condensate is then drained through the outlet pipe 9.

Les gaz de combustion se dirigent ensuite vers l'aspirateur statique à l'arrière de la chaudière en passant par un tuyau de sortie 10 qui est coaxial à l'entrée d'air.The combustion gases then flow to the static vacuum cleaner at the rear of the boiler via an outlet pipe 10 which is coaxial with the air inlet.

La séquence de démarrage de la chaudière est conçue pour fonctionner automatiquement. On peut par exemple utiliser une minuterie qui rend actif le sytème, pour passer ensuite à un fonctionnement par thermostat déterminant des séquences de marche et d'arrêt en vue de maintenir la température désirée pour l'eau de la chaudière. The boiler start-up sequence is designed to operate automatically. We can for example use a timer which activates the system, to then switch to thermostat operation determining on and off sequences in order to maintain the desired temperature for the boiler water.

Dans un exemple de réalisation particulier de la chaudière selon l'invention; l'alésage de chaque passage d'air de combustion a une surface en section transversale comprise entre 0,01 et 1,0 cm2 à l'endroit où le passage s'ouvre dans la zone de combustion et les alésages de passage de l'air de combustion représentent au moins 25% de la surface du brûleur qui est adjacente à la zone de combustion.  In a particular embodiment of the boiler according to the invention; the bore of each combustion air passage has a cross-sectional area of between 0.01 and 1.0 cm2 at the point where the passage opens in the combustion zone and the passage bores of the combustion air make up at least 25% of the burner area which is adjacent to the combustion zone.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Chaudière comprenant un brûleur muni d'une alimentation d'air et d'une alimentation de combustible, le brûleur fonctionnant vers le bas et un échangeur de chaleur qui extrait la chaleur des gaz de combustion du brûleur et qui transfère la chaleur à un fluide de travail, et on prévoit une chambre de tranquillisation destinée à collecter le condensat des gaz de combustion, et des moyens pour éliminer le condensat. 1. Boiler comprising a burner with an air supply and a fuel supply, the burner operating downwards and a heat exchanger which extracts heat from the combustion gases of the burner and which transfers the heat to a working fluid, and there is provided a still chamber for collecting the condensate from the combustion gases, and means for removing the condensate. 2. Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'échangeur de chaleur comporte des ailettes aptes à faciliter ltévacuation du condensat vers la chambre de tranquillisation. 2. Boiler according to claim 1, characterized in that the heat exchanger comprises fins capable of facilitating the evacuation of the condensate to the stilling chamber. 3. Chaudière selon la revendication 2, caractérisée en ce que les bords inférieurs des ailettes sont en dents-de-scie. 3. Boiler according to claim 2, characterized in that the lower edges of the fins are sawtooth. 4. Chaudière selon l'une des revendications I à 3, caractérisée en ce que la chambre de tranquillisation a une surface en section transversale qui va en se réduisant en direction d'une sortie à sa base. 4. Boiler according to one of claims I to 3, characterized in that the plenum has a cross-sectional area which tapers towards an outlet at its base. 5. Chaudière selon l'une des revendications précédentes, caracterisée en ce que le brûleur qui fonctionne vers le bas est un brûleur à flamme de diffusion. 5. Boiler according to one of the preceding claims, characterized in that the burner which operates downwards is a diffusion flame burner. 6. Chaudière selon la revendication 5, caractérisée en ce que le brûleur qui fonctionne vers le bas comprend une pluralité de passages d'air traversant une chambre à combustible, la chambre à combustible étant munie de sortieNde combustible prévues pour acheminer le combustible et l'air passant par les passages d'air vers une zone de combustion adjacente à la surface inférieure du brûleur. 6. Boiler according to claim 5, characterized in that the burner which operates downwards comprises a plurality of air passages passing through a fuel chamber, the fuel chamber being provided with fuel outlet provided for conveying the fuel and the air passing through the air passages to a combustion zone adjacent to the bottom surface of the burner. 7. Chaudière selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'alésage de chaque passage d'air de combustion a une surface en section transversale comprise entre 0,01 et 1,0 cm2 à l'endroit où le passage s'ouvre dans la zone de combustion et en ce que les alésages de passage de l'air de combustion représentent au moins 25% de la surface du brûleur qui est adjacente à la zone de comDustion.  7. Boiler according to claim 6, characterized in that the bore of each combustion air passage has a cross-sectional area of between 0.01 and 1.0 cm2 at the point where the passage opens in the combustion zone and in that the combustion air passage bores represent at least 25% of the surface of the burner which is adjacent to the combustion zone. 8. Chaudière selon la revendication 6 ou 7, caractériséë en ce que les passages d'air de combustion ont une section transversale carrée ou circulaire. 8. Boiler according to claim 6 or 7, characterized in that the combustion air passages have a square or circular cross section. 9. Chaudiere selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que les passages d'air de combustion sont disposés de manière que leurs axes soient parallèles les uns aux autres.  9. Boiler according to one of claims 6 to 8, characterized in that the combustion air passages are arranged so that their axes are parallel to each other.
FR8301221A 1982-01-30 1983-01-27 BOILER, ESPECIALLY FOR DOMESTIC AND INDUSTRIAL HEATING SYSTEMS Pending FR2520849A1 (en)

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