FR2526134A1 - Air preheater for solid fuel boiler - has gas baffles around air inlet duct to cause turbulent mixing - Google Patents

Air preheater for solid fuel boiler - has gas baffles around air inlet duct to cause turbulent mixing Download PDF

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Abstract

The boiler has a flue and a fresh air inlet and two flue-gas baffles which direct the gases, in a two-pass manner, over the air inlet duct. The hot air discharges through the outlet. The gases are turbulently mixed with the incoming pre-heated air to ensure complete combustion of the unburnt fuel and to provide a longer dwell time of the flame on the water jackets.

Description

L'invention concerne un dispositif tubulaire qui 'tlirnente en air A l'extérieur de la chaudière. The invention relates to a tubular device which circulates in air outside the boiler.

La dite tubulure traverse le foyer (chambre de combustion) sous au moins une plaque chicane (plaque chicane que l'on rencontre sur les chaudières du commerce) mais qui en ce cas précis, a une forme appropriée. Said tubing passes through the hearth (combustion chamber) under at least one baffle plate (baffle plate which is encountered on commercial boilers) but which in this specific case has an appropriate shape.

Ainsi, l'air circulant dans cette tubulure, grâce au tirage de la cheminée, est en quelque sorte injecté au point voulu, ce qui a pour effet de terminer la combustion des gaz et des particules qui, jusque là, étaient perdues et étaient génératrices de suies et de fumées. Thus, the air circulating in this tubing, thanks to the chimney draft, is somehow injected at the desired point, which has the effect of ending the combustion of gases and particles which, until then, were lost and were generating soot and smoke.

Ce dispositif tubulaire, associé aux dites chicanes, est valable pour plusieurs types de combustibles notamment pour le bois et la sciure de bois. This tubular device, associated with said baffles, is valid for several types of fuel, in particular for wood and sawdust.

En effet, les chaudières à bois, actuellement sur le marché, présentent les inoonvénients suivants s
- goudronnage du foyer et des conduits de fumée d'où risque de mise à feu et donc d'incendie s
- rendement général médiocre car une grande quantité de la chaleur fournie par le combustible part dans les conduits de fumée.Wood boilers currently on the market have the following disadvantages:
- tarring of the fireplace and the smoke ducts, where there is a risk of ignition and therefore of fire s
- poor general performance because a large amount of the heat supplied by the fuel leaves in the flues.

vâce b n : i
- on obtient une meilleure combustion d'où absence de goudronnage et donc de risque d'incendie 9
- on améliore considérablement le rendement selon les modèles d'où une économie importante de combustible.thanks bn: i
- better combustion is obtained, hence the absence of tarring and therefore the risk of fire 9
- The efficiency is considerably improved depending on the models, resulting in significant fuel savings.

L'admission d'air préchauffé est distribuée de manière à n'avoir aucune influence sur le foyer proprement dit, donc sans influence sur le régulateur. The preheated air intake is distributed in such a way as to have no influence on the hearth proper, therefore without influence on the regulator.

Passons aux chaudières verticales, actuellement sur le marché du commerce, modifiées pour fonctionnement à la sciure. Let's move on to vertical boilers, currently on the commercial market, modified for sawdust operation.

Elles présentent les inconvénients suivants s
- mise en route nécessitant un démarrage au bois, dans un foyer assez important afin de les préchauffer ;
- tendance à s'obstruer et à s'étouffer g - - nécessité d'arrêts et de nettoyages fréquents t
- danger de brulures pour les utilisateurs imprudents qui essayent de les remettre en route par l'adjonction d'hydrocarbures g
- puissance et rendement médiocres et c'est sans doute la raison principale pour laquelle elles ne sont guère diffusées. They have the following drawbacks:
- start-up requiring a wood start, in a fairly large hearth in order to preheat them;
- tendency to clog and choke g - - need for frequent stops and cleaning t
- danger of burns for careless users who try to restart them by adding hydrocarbons g
- mediocre power and efficiency and this is undoubtedly the main reason why they are not widely disseminated.

Or, ces chaudières peuvent, elles aussi, être notablement améliorées par u n système qui s'inspire au départ du système précédent. However, these boilers can also be significantly improved by a system which is inspired from the previous system.

En effet, au départ, comme dans les chaudières à bois, l'adjonction d'air préchauffé à un endroit déterminé améliore nettement le rendement par une bien meilleure combustion de la sciure. Il n'y a plus de particules imbrûlées dans les chambres et les conduits de fumée. In fact, at the start, as in wood boilers, the addition of preheated air at a specific location significantly improves the yield by much better sawdust combustion. There are no more unburned particles in the chambers and flues.

Mais, ce système est complété
- d'une part, par l'adjonction de chicanes de modèles différents t
- d'autre part, par ltobstruotion d la partie haute de la chaudière de façon à éviter l'interférence entre la chambre de stockage de sciure et les chambres de fumée 3
- de plus, l'adjonction de barres métalliques de formes appropriée6 à l'intérieur du foyer et, dans une position et à des dimensions déterminées, permet une turbulence de ce foyer améliorant notablement la descente du combustible et empêchant l'obstruction des conduits de fumée t
- enfin, la mise en route peut se faire directement à la sciure ou simplement avec quelques copeaux.But, this system is completed
- on the one hand, by adding baffles of different models t
- secondly, by ltobstruotion of the upper part of the boiler so as to avoid interference between the sawdust storage chamber and the smoke chambers 3
- in addition, the addition of metal bars of appropriate shapes6 inside the hearth and, in a position and at given dimensions, allows a turbulence of this hearth significantly improving the descent of the fuel and preventing the obstruction of the conduits smoke t
- finally, the start-up can be done directly with sawdust or simply with a few chips.

I1 va sans dire que la forme, le nombre et la disposition des tubulures et chicanes peuvent varier selon les types de chaudières sans sortir du cadre de 11 invention.  It goes without saying that the shape, number and arrangement of the pipes and baffles can vary according to the types of boiler without departing from the scope of the invention.

Ces caractéristiques et d'autres encore ressortent de la description ci-jointe (voir légende et dessins).  These characteristics and others appear from the attached description (see legend and drawings).

D'après les dessins on peut voir les parties ajoutées aux matériels actuellement dans le commerce.From the drawings we can see the parts added to the materials currently on the market.

Fig. 1 et 2 représentant une chaudière à Bois Horizontale Parties rajoutées les n0 2 3 et 4
Fig 3 et 4 représentant une chaudière verticale modifiée pour fonctionner à la
Sciure.Fig. 1 and 2 representing a horizontal wood boiler Parts added n0 2 3 and 4
Fig 3 and 4 showing a vertical boiler modified to operate at
Sawdust.

Parties rajoutées ou modifiées les nO 1 3 4 6 7 8 et 9 10.Parts added or modified nos 1 3 4 6 7 8 and 9 10.

Fig 5 représentant un foyer brûleur adaptable en association avec une chaudière du commerce.Fig 5 showing an adaptable burner hearth in association with a commercial boiler.

Parties rajoutées ou modifiées les nO 1 3 4 6 7 8 et 9.Parts added or modified nos 1 3 4 6 7 8 and 9.

Fig 1 coupe verticale longitudinale (vue de cOté)
Fig 2 coupe verticale transversale (vue de face)
Fig 3 coupe verticale dans l'axe du foyer (vue de cOté)
Fig 4 coupe horizontale (vue de dessus)
Fig 5 coupe verticale dans l'axe du foyer (vue de cOté). Fig 1 longitudinal vertical section (side view)
Fig 2 vertical cross section (front view)
Fig 3 vertical section in the center line of the hearth (side view)
Fig 4 horizontal section (top view)
Fig 5 vertical section in the center line of the hearth (side view).

I - Chaudière à bois horizontale

Figure img00040001


1 - ortie ae fumées.I - Horizontal wood boiler
Figure img00040001


1 - nettle smoke.

2 - Tubulure. entrée d'air frais. 2 - Tubing. fresh air intake.

j - Deux chicanes. j - Two baffles.

4 - Tubulure. Arrivée d'air chaud. 4 - Tubing. Hot air supply.

5 - Trappe de ramonage. 5 - Chimney sweeping hatch.

6 - Porte d'entrée d'air, commandée par régulateur. 6 - Air inlet door, controlled by regulator.

7 - Grille du foyer. 7 - Fire grate.

8 - Porte de chargement. 8 - Loading door.

9 - Chambre d'eau. 9 - Powder room.

II - Chaudière verticale modifiée pour fonctionnement à la sciure 000000000000000'0000000000000000000000000000000000000000000

Figure img00040002
II - Vertical boiler modified for sawdust operation 000000000000000'00000000000000000000000000000000000000000000000
Figure img00040002

1 - Réserve de sciure. 1 - Sawdust reserve.

2 - Tubulures d'admission et de chauffage d'air. 2 - Air intake and heating pipes.

3 - Colerette d'opturation du passage haut des fumées. 3 - Flange for optimizing the top passage of the smoke.

4 - Sortie de fumées. 4 - Smoke outlet.

5 - Chiorre tubulaires. 5 - Tubular chiorre.

6 - Plaque empêchant l'engorgement du brûleur. 6 - Plate preventing engorgement of the burner.

7 - Porte d'entrée d'air commandée par le régulateur. 7 - Air inlet door controlled by the regulator.

8 - Brûleur à barreaux. 8 - Burner with bars.

9 - Cale de positionnement du brûleur. 9 - Burner positioning block.

10 - Chicane de turbulence augmentant la puissance. 10 - Turbulent baffle increasing power.

III - Brûleur à sciure, séparé, pouvant s'adapter sur toutes chaudières

Figure img00040003

000000000000e0000000000c000o000000c000000000000000000000e00000000 1 - Réserve de combustible.III - Sawdust burner, separate, suitable for all boilers
Figure img00040003

000000000000e0000000000c000o000000c000000000000000000000e00000000 1 - Fuel reserve.

2 - Porte d'arrivée d'air, commandée par le régulateur.2 - Air intake door, controlled by the regulator.

j - Porte de décendrage.. j - Ash removal door.

4 - Brûleur à barreaux.4 - Burner with bars.

5 - Chaudière de commerce.5 - Commercial boiler.

6 - Tubulure d'entrée d'air frais.6 - Fresh air intake manifold.

7 - Tubulure. Arrivée d'air chaud et déflecteur.7 - Tubing. Hot air inlet and deflector.

8 - Plaque empêchant l'engorgement du brûleur.8 - Plate preventing engorgement of the burner.

9 - Manchon réfractaire ou chambre d'eau. 9 - Refractory sleeve or water chamber.

Fonctionnement du dispositif dont trois versions sont représentées sur les figures 1 à 5.Operation of the device, three versions of which are shown in Figures 1 to 5.

- Des chicanes (3) sèches, constituées de tôles placées à l'intérieur de la chaudière,
obligent les flammes, les fumées et les particules imbrûlées à faire une turbulence
avec l'arrivée d'air (4) fortement préchauffé elle-même provenant d'une prise d'air
froid (2).- Dry baffles (3), made of sheets placed inside the boiler,
force flames, fumes and unburnt particles to swirl
with the strongly preheated air supply (4) itself coming from an air intake
cold (2).

Il s'ensuit une combustion complète des gaz et des particules qui jusque là étaient imbrûlés, et aussi un temps plus grand de contact entre les flammes et les chambres d'eau.This results in a complete combustion of the gases and particles which hitherto were unburnt, and also a longer contact time between the flames and the water chambers.

Il en résulte un meilleur fonctionnement et une augmentation du rendement d'ou une économie de combustible.This results in better operation and an increase in efficiency or fuel economy.

- en variante, et à titre non limitatif les chicanes peuvent être constituées de deux
demi-chicanes circulaires (5) placées obliquement dans la charnbre de fumée et de
telle façon que les gaz imbrûlés et particules incandescentes provoquent une
turbulence avec l'arrivée d'air préchauffé comme représenté sur les figures 3 et 4;
De plus, le dispositif comporte : - une colorette (3) obstrue le passage entre les chambres de fumées.- as a variant, and without limitation, the baffles may consist of two
circular half-baffles (5) placed obliquely in the smoke and smoke
in such a way that unburnt gases and incandescent particles cause a
turbulence with the arrival of preheated air as shown in Figures 3 and 4;
In addition, the device comprises: - a colorette (3) obstructs the passage between the smoke chambers.

- un foyer bruleur (8) à barreaux ralongés pour obtenir un préchauffage de l'air.- a burner hearth (8) with elongated bars for preheating the air.

- au-dessus du foyer une plaque (6) empêchant l'engorgement du brûleur (8).- above the hearth a plate (6) preventing engorgement of the burner (8).

- une porte de décendrage (3) et une tubulure de préchauffage de l'air (6) avec une
chicane de turbulence (7).- an ash removal door (3) and an air preheating pipe (6) with a
turbulence baffle (7).

- soit une chambre d'eau (9) soit un manchon réfractaire. - either a water chamber (9) or a refractory sleeve.

Claims (2)

REVENDICATIONS A) - Dispositif d'aménagement de chaudières et appareils de chauffage à combustible solide caractérisé en ce qcr'ii comporte une association de chicanes !3) et de tubulures (4) et (2).CLAIMS A) - Device for fitting out boilers and solid fuel heating apparatuses characterized in that qcr'ii comprises a combination of baffles! 3) and pipes (4) and (2). 2) - Dispositif selon la revendication 1 caractérisée en ce que les chicanes (3j sont 2) - Device according to claim 1 characterized in that the baffles (3j are constituées par des tôles placées à l'intérieur de la chaudière et équipées d'une constituted by sheets placed inside the boiler and equipped with a prise diapir froid (2) et d'une arrivée d'air chaud t  cold diaphragm socket (2) and a hot air inlet t Dispositif selon la revendication 1 caractérisée en ce que les chicanes (5) sont Device according to claim 1 characterized in that the baffles (5) are consitituées de deux demi-chicanes circulaires, placées obliquement dans la consisting of two circular half-baffles, placed obliquely in the chambre de fumée et telle façon que les gaz imbrûlés et particules smoke chamber and such that unburnt gases and particles incandescentes provoquent une turbulence avec l'arrivée d'air préchauffé. incandescent lamps cause turbulence with the arrival of preheated air. - - Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce qu'une colorette t3)  - - Device according to claims 1 and 3 characterized in that a color t3) obstrue la communication entre les chambres de combustion et de fumées et obstructs the communication between the combustion and smoke chambers and empèche en outre le passage du combustible de la réserve (1) dans les chambres also prevents the passage of fuel from the reserve (1) in the rooms de fumées. smoke. 5) - Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce qu'il comporte un foyer  5) - Device according to claim I characterized in that it comprises a hearth brûleur (8) à barreaux ralongés pour obtenir un préchauffage de l'air de burner (8) with elongated bars for preheating the air of combustion ; réglé en bonne position par une cale (9). combustion; adjusted in good position by a shim (9). G) - Dispositif selon les revendications 1 et 5 caractérisé en ce qu'il comporte  G) - Device according to claims 1 and 5 characterized in that it comprises au-dessus du foyer brûleur (8) 1 plaque (6) empêchant l'engorgement du brûleur above the burner hearth (8) 1 plate (6) preventing engorgement of the burner (8) et en ce que la puissance du foyer est augmenté par l'adjonction d'une chicane (8) and in that the power of the hearth is increased by the addition of a baffle de turbulence (10) de forme appropriée qui améliore aussi la descente du turbulence (10) of suitable shape which also improves the descent of the combustible. combustible. )- Dispositif selon les revendications 1 - 3 - 4 - 5 et 6 caractérisé en ce qu'il ) - Device according to claims 1 - 3 - 4 - 5 and 6 characterized in that it comporte une porte de décendrage (3) et que la tubulure de préchauffage de l'air has an ash removal door (3) and the air preheating manifold froid (6) traverse le foyer brûleur et que l'arrivée d'air chaud (7) et la chicane de cold (6) passes through the burner hearth and the hot air inlet (7) and the baffle turbulence (7) ont une forme et une disposition appropriées.  turbulence (7) have an appropriate shape and arrangement. 8) - Dispositif selon les revendications 1 - 3 - 4 - 5 - 6 et 7 caractérisé en ce qu'il8) - Device according to claims 1 - 3 - 4 - 5 - 6 and 7 characterized in that it comporte soit une chambre d'eau (9) soit un manchon réfractaire en sortie du includes either a water chamber (9) or a refractory sleeve at the outlet of the brûleur (4) et que l'ensemble du dispositif peut être associé à un grand nombre de burner (4) and that the entire device can be associated with a large number of chaudières du commerce (5).  commercial boilers (5).
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