FR2636129A1

FR2636129A1 - Heat generator for high-temperature fluid heating carried out by direct contact

Info

Publication number: FR2636129A1
Application number: FR8811651A
Authority: FR
Inventors: Remi P Guillet
Original assignee: Gaz de France SA
Current assignee: Engie SA
Priority date: 1988-09-06
Filing date: 1988-09-06
Publication date: 1990-03-09
Anticipated expiration: 2008-09-06
Also published as: FR2636129B1

Abstract

The heat generator comprises a combustion chamber 40 emerging in a closed volume 10 for heating a fluid, in which the exchanges take place by direct contact, an inlet orifice 41 for letting the oxidant air into the combustion chamber 40, an injection device for injecting fluid fuel into the combustion chamber 40, and at least one orifice 11 for removing the smoke from the heating volume 10. The heat generator furthermore comprises a steam pump consisting of a mass and heat exchanger connected between the orifice 11 for removing smoke from the heating volume 10 and the air inlet orifice 41, the steam pump being fitted with at least one fresh air inlet orifice 153, a smoke outlet orifice 156, an outlet orifice for moist hot air, connected to the inlet orifice 41 for letting oxidant air into the combustion chamber 40, and an inlet orifice for saturated smoke, connected to the orifice 11 for removing the smoke from the heating volume 10.

Description

Générateur de chaleur pour chauffage de fluide à haute température procédant par contact direct.Heat generator for heating fluid at high temperature using direct contact.

La présente invention a pour objet un générateur de chaleur pour chauffage de fluide à haute température procédant par contact direct, comprenant une chambre de combustion débouchant par une ouverture dans une enceinte fermée de chauffage d'un fluide où les échanges se font par contact direct, un orifice d'entrée d'air comburant dans la chambre de combustion, un dispositif d'injection d'un fluide combustible dans la chambre de combustion et au moins un orifice d'évacuation des fumées hors de l'enceinte de chauffage contenant un bain de liquide ou un dispositif laveur-scrubber. The subject of the present invention is a heat generator for heating fluid at high temperature proceeding by direct contact, comprising a combustion chamber opening out through an opening in a closed enclosure for heating a fluid where the exchanges are made by direct contact, an opening for combustion air into the combustion chamber, a device for injecting a combustible fluid into the combustion chamber and at least one opening for evacuating the fumes from the heating enclosure containing a bath liquid or a scrubber device.

On connait déjà notamment par les documents
FR-A-2 068 173, FR-A-2 068 174 et FR-A-2 571 836 des générateurs de chaleur à combustion submergée, c'est-à-dire des générateurs de chaleur dans lesquels un contact direct est créé entre un fluide calogène, tel que de l'eau, et les produits de combustion. Le contact direct peut être réalisé au sein d'un bain de fluide liquide, mais le contact entre le fluide calogène et les produits de combustion peut, également être réalisé dans un dispositif du type laveur-scrubber dans lequel le fluide calogène est pulvérisé à partir d'une rampe dans une enceinte traversée par les produits de combustion.We already know in particular by the documents
FR-A-2 068 173, FR-A-2 068 174 and FR-A-2 571 836 submerged combustion heat generators, that is to say heat generators in which direct contact is created between a heat-generating fluid, such as water, and products of combustion. Direct contact can be made in a bath of liquid fluid, but contact between the heat-generating fluid and the combustion products can also be carried out in a device of the washer-scrubber type in which the heat-generating fluid is sprayed from a ramp in an enclosure crossed by combustion products.

Les générateurs de chaleur à combustion submergée peuvent être très performants mais sont généralement limités au chauffage de bains dont la température de surface, ou la température du fluide entrant s'il s'agit de laveur-scrubber, est inférieure à la température de rosée eau des produits de combustion, laquelle température est par exemple de 600 C dans le cas de la combustion stoechrométrique du méthane. Le champ d'application de la technique dite à combustion submergée ou des autres techniques de génération de chaleur procédant par contact direct est ainsi restreint pour l'essentiel aux chauffages très basse température, tel que le chauffage de piscine ou de dalle chauffante pour lesquelles les températures -moyennes ne dépassent pas en pratique 500 C. Submerged combustion heat generators can be very efficient, but are generally limited to heating baths whose surface temperature, or the temperature of the incoming fluid if it is a scrubber-washer, is lower than the dew water temperature. combustion products, which temperature is for example 600 C in the case of stoechrometric combustion of methane. The field of application of the technique known as submerged combustion or of the other techniques of heat generation proceeding by direct contact is thus essentially restricted to very low temperature heating, such as the heating of swimming pool or heating slab for which the average temperatures do not exceed 500 C. in practice

Afin d'étendre l'application des générateurs de chaleur à combustion submergée ou des générateurs de chaleur laveurs-scrubber, on a également proposé, notamment par les documents FR-A-2 068 173 et 2 068 174 de mettre en pression le process. Dans ce cas, la pression partielle de la vapeur d'eau issue de la combustion, exprimée en pression absolue, augmente comme augmente la pression totale maintenue dans le process déplaçant notamment la température de rosée dans le process. In order to extend the application of submerged combustion heat generators or scrubber-scrubber heat generators, it has also been proposed, in particular by documents FR-A-2 068 173 and 2 068 174 to pressurize the process. In this case, the partial pressure of the water vapor resulting from combustion, expressed in absolute pressure, increases as increases the total pressure maintained in the process displacing in particular the dew temperature in the process.

L'augmentation de la pression, par exemple jusqu'à 4 bars ou plus, pose toutefois des problèmes pour la réalisation du générateur de chaleur qui doit être conçu pour résister à de telles pressions relativement élevées, la mise en pression relativement élevée du combustible et du comburant.The increase in pressure, for example up to 4 bars or more, however poses problems for the production of the heat generator which must be designed to withstand such relatively high pressures, the relatively high pressurization of the fuel and oxidizer.

Il est par ailleurs connu, notamment par les documents
FR-A-2 446 460 et FR-A-2 508 616, de réaliser une pompe à vapeur qui est associée à un générateur de chaleur du type chaudière à condensation. Une telle pompe à vapeur dont le principe consiste à réaliser un échange thermique et massique entre des produits de combustion et de l'air comburant permet, moyennant une efficacité de 50 %, de réhausser d'environ 120 C la température de rosée des produits de la combustion dans le générateur de chaleur sur lequel la pompe à vapeur est mise en oeuvre.Dans les modes de réalisation connus c'est-à-dire en association avec des générateurs de chaleur du type chaudière à condensation, la mise en oeuvre d'une pompe à vapeur est cependant assez coûteuse, compte tenu du fait que la température des fumées peut dans certsines configurations d'exploitation devenir très élevée, et qu'il convient de réaliser la pompe à vapeur en des matériaux nobles capables de résister à la fois à des températures élevées et à des attaques provoquées par des condensats acides.It is also known, in particular from documents
FR-A-2 446 460 and FR-A-2 508 616, to produce a steam pump which is associated with a heat generator of the condensing boiler type. Such a steam pump, the principle of which is to produce a thermal and mass exchange between combustion products and combustion air, makes it possible, by 50% efficiency, to raise the dew point temperature of combustion in the heat generator on which the steam pump is used. In known embodiments, that is to say in association with heat generators of the condensing boiler type, the use of a steam pump is however quite expensive, taking into account the fact that the temperature of the fumes can in certain operating configurations become very high, and that the steam pump should be made of noble materials capable of withstanding both at high temperatures and attacks caused by acid condensates.

La présente invention a pour but d'étendre vers de plus hautes températures le champ d'application des générateurs de chaleur à combustion submergée ou utilisant d'autres techniques procédant par contact direct, lesquelles techniques ont été essentiellement développées pour des applications industrielles, afin de pouvoir notamment réaliser le chauffage d'un bain ou la production d'un fluide de chauffage liquide ou vapeur basse pression (constituée par exemple d'un mélange de gaz carbonique, d'azote et de vapeur d'eau saturée), le fluide de chauffage liquide ou la vapeur basse pression pouvant le cas échéant être adaptés pour circuler dans un réseau de radiateurs ou de convecteurs avec une température de retour du fluide calorigène pouvant être supérieure à 600 C, 700 C ou même davantage. The object of the present invention is to extend the field of application of submerged combustion heat generators or using other techniques proceeding by direct contact to higher temperatures, which techniques have been essentially developed for industrial applications, in order to being able in particular to heat a bath or the production of a low pressure liquid or vapor heating fluid (consisting for example of a mixture of carbon dioxide, nitrogen and saturated steam), the liquid heating or low pressure steam which can if necessary be adapted to circulate in a network of radiators or convectors with a return temperature of the circulating fluid which can be higher than 600 C, 700 C or even more.

L'invention vise encore à réaliser un générateur de chaleur pouvant fonctionner de façon autonome sans recours à une source d'énergie extérieure électrique. The invention also aims to produce a heat generator which can operate independently without recourse to an external electrical energy source.

Ces buts sont atteints grâce à un générateur de chaleur pour chauffage de fluide à haute température procédant par contact directdu type défini en tête de la description, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pompe à vapeur constituée par un échangeur massique et thermique connecté entre l'orifice d'évacuation des fumées hors de l'enceinte de chauffage et l'orifice d'entrée d'air comburant dans la chambre de combustion, la pompe à vapeur étant munie d'au moins un orifice d'entrée d'air frais, d'un orifice de sortie des fumées, d'un orifice de sortie d'air chaud humide connecté à l'orifice d'entrée d'air comburant dans la chambre de combustion et d'un orifice d'entrée de fumées saturées connecté à l'orifice d'évacuation des fumées hors de l'enceinte de chauffage, et les parois de la pompe à vapeur sont realisées en matière plastique. These aims are achieved by means of a heat generator for heating fluid at high temperature proceeding by direct contact of the type defined at the head of the description, characterized in that it also comprises a steam pump constituted by a connected mass and heat exchanger between the smoke evacuation opening outside the heating enclosure and the combustion air inlet opening in the combustion chamber, the steam pump being provided with at least one inlet opening fresh air, a smoke outlet port, a humid hot air outlet port connected to the combustion air inlet port in the combustion chamber and a smoke inlet port saturated connected to the smoke exhaust port outside the heating enclosure, and the walls of the steam pump are made of plastic.

Grâce à la mise en oeuvre d'une pompe à vapeur qui peut être réalisée en matière plastique c'est-à-dire de façon économique, dans la mesure où elle n'est pas soumise à des températures excessives comme dans le cas d'une application à une chaudière à condensation, il est possible de recycler une part plus ou moins importante de l'enthalpie contenue dans les produits de la combustion du générateur de chaleur en utilisant comme source froide l'air comburant. Thanks to the use of a steam pump which can be made of plastic material, that is to say economically, insofar as it is not subjected to excessive temperatures as in the case of an application to a condensing boiler, it is possible to recycle a more or less significant part of the enthalpy contained in the products of combustion of the heat generator by using the combustion air as cold source.

Ainsi, grâce à la pompe à vapeur (ou échangeur massique et thermique) les produits de combustion et l'air comburant échangent de la chaleur sensible et surtout de la chaleur latente, les produits de combustion continuant à se refroidir et condensant leur vapeur d'eau tandis que l'air se préchauffe et s'humidifie jusqu'à saturation. Thus, thanks to the steam pump (or mass and heat exchanger) the combustion products and the combustion air exchange sensible heat and especially latent heat, the combustion products continuing to cool and condensing their vapor. water as the air heats up and humidifies until saturated.

Dans le process la combustion se développe donc entre le combustible et un air comburant chaud et humide. La teneur en vapeur d'eau des produits issus d'une telle combustion est alors augmentée, ainsi que leur température de rosée eau. In the process, combustion therefore develops between the fuel and hot, humid combustion air. The water vapor content of the products from such combustion is then increased, as well as their water dew point.

Selon un premier mode de réalisation possible, la pompe à vapeur est constituée par un échangeur massique et thermique à membrane perméable à l'eau intégrée au couvercle de l'enceinte de chauffage du générateur de chaleur. According to a first possible embodiment, the steam pump consists of a mass and heat exchanger with a water-permeable membrane integrated into the cover of the heating enclosure of the heat generator.

Selon un autre mode de réalisation possible, la pompe à vapeur mise en oeuvre sur process du type contact direct entre produits de combustion et charge liquide, tel que la combustion submergée, comprend deux tours de lavage, ou laveurs-scrubbers placées dans un même plan ou superposées. According to another possible embodiment, the steam pump implemented on a process of the direct contact type between combustion products and liquid charge, such as submerged combustion, comprises two washing towers, or scrubbers placed in the same plane or superimposed.

Dansle cas du mode de réalisation avec la pompe à vapeur intégrée au couvercle de l'enceinte de chauffage, le couvercle comprend une paroi supérieure pleine traversée à sa partie centrale par un conduit d'évacuation des fumées et munie à sa périphérie d'au moins un orifice d'entrée d'air, une membrane perméable à l'eau disposée parallèlement à la paroi supérieure pleine, une grille disposée parallèlement à la membrane sous celle-ci, constituant la face inférieure du couvercle de ltenceinte de chauffage et portant une pièce conique d'équilibrage des flux des fumées dirigées vers l'entrée du conduit d'évacuation des fumées, elle-même située au niveau de ladite membrane et un carneau prenant naissance dans l'espace situé entre la paroi supérieure pleine et la membrane et débouchant dans une conduite flexible raccordée à l'orifice d'entrée d'air comburant dans la chambre de combustion. In the case of the embodiment with the steam pump integrated into the cover of the heating enclosure, the cover comprises a solid upper wall traversed at its central part by a smoke evacuation duct and provided at its periphery with at least an air intake orifice, a water permeable membrane arranged parallel to the solid upper wall, a grid arranged parallel to the membrane beneath it, constituting the underside of the cover of the heating enclosure and carrying a part conical balancing of the smoke flows directed towards the inlet of the smoke evacuation duct, itself located at the level of said membrane and a flue originating in the space located between the solid upper wall and the membrane and opening in a flexible pipe connected to the combustion air inlet port in the combustion chamber.

Selon une caractéristique particulière de la présente invention, des températures plus élevées peuvent être obtenues grâce à une mise en pression du process qui, toutefois, grâce à la mise en oeuvre d'une pompe à vapeur, peut rester modérée et peut par exemple ne conduire qu'à une pression totale de l'ordre de 1,5 bar absolu. De la sorte, les caractéristiques de fonctionnement du générateur de chaleur peuvent être améliorées, sans que les contraintes sur les matériaux servant à la réalisation du générateur de chaleur soient excessives. According to a particular characteristic of the present invention, higher temperatures can be obtained by pressurizing the process which, however, thanks to the use of a steam pump, can remain moderate and can for example not lead at a total pressure of around 1.5 bar absolute. In this way, the operating characteristics of the heat generator can be improved, without the stresses on the materials used to produce the heat generator being excessive.

A titre d'exemple, le générateur de chaleur selon l'invention peut ainsi comprendre en outre un turbo-compresseur par exemple de type automobile comprenant un compresseur disposé entre la pompe à vapeur et la chambre de combustion en amont de l'orifice d'entrée d'air comburant dans la chambre de combustion et une turbine disposée entre l'enceinte de chauffage et la pompe à vapeur en aval de l'orifice d'évacuation des fumées hors de l'enceinte de chauffage. By way of example, the heat generator according to the invention can thus also comprise a turbo-compressor, for example of the automobile type, comprising a compressor arranged between the steam pump and the combustion chamber upstream of the orifice. inlet of combustion air into the combustion chamber and a turbine arranged between the heating enclosure and the steam pump downstream of the smoke evacuation orifice outside the heating enclosure.

Pour assurer les meilleures conditions de fonctionnement au compresseur, le générateur de chaleur peut comprendre en outre un échangeur surchauffeur disposé sur la conduite de sortie d'air humide de la pompe à vapeur et constitué par un échangeur entre les fumées évacuées par l'orifice d'évacuation de fumées hors de l'enceinte de chauffage et l'air humide introduit dans l'orifice d'entrée d'air comburant dans la chambre de combustion. To ensure the best operating conditions for the compressor, the heat generator may further comprise a superheater exchanger disposed on the humid air outlet pipe of the steam pump and constituted by an exchanger between the fumes discharged through the orifice d evacuation of smoke from the heating enclosure and humid air introduced into the combustion air inlet orifice in the combustion chamber.

Dans le cas où la pompe à vapeur est constituée par un échangeur massique et thermique à membrane perméable à l'eau intégrée au couvercle de l'enceinte de chauffage, si une mise en pression est réalisée, il est avantageux que le générateur comprenne un turbo-compresseur par exemple de type automobile comprenant un compresseur disposé sur la conduite d'alimentation en air frais de la pompe à vapeur et une turbine disposée sur le conduit d'évacuation des fumées hors de la pompe à vapeur, la pompe à vapeur comprenant une paroi extérieure supplémentaire résistant à la pression qui est munie d'une soupape de sécurité, et définit au-dessus de la paroi supérieure pleine une chambre de répartition d'air dans laquelle débouche la conduite d'alimentation en air frais pressurisé. In the case where the steam pump consists of a mass and heat exchanger with a water-permeable membrane integrated into the cover of the heating enclosure, if pressurization is carried out, it is advantageous for the generator to include a turbo -compressor, for example of the automobile type comprising a compressor arranged on the fresh air supply pipe of the steam pump and a turbine arranged on the flue gas discharge pipe outside the steam pump, the steam pump comprising a additional external pressure-resistant wall which is fitted with a safety valve, and defines above the solid upper wall an air distribution chamber into which the supply line for pressurized fresh air opens.

Selon une caractéristique avantageuse, le générateur de chaleur selon l'invention pour la production d'un fluide de chauffage liquide destiné à un circuit extérieur fonctionne de façon autonome sans apport d'énergie électrique extérieure, et comprend, dans ce cas, des moyens de pressurisation de la seule chambre de combustion, ainsi qu'en outre un circuit d'injection dans la chambre de combustion de liteau du bain de l'enceinte de chauffage, un circuit et un robinet de maintien du niveau constant dans la chambre de combustion et une soupape de sOreté montée sur la chambre de combustion. According to an advantageous characteristic, the heat generator according to the invention for the production of a liquid heating fluid intended for an external circuit operates autonomously without supply of external electrical energy, and comprises, in this case, means of pressurization of the only combustion chamber, as well as an injection circuit in the batten combustion chamber of the bath of the heating chamber, a circuit and a valve for maintaining the constant level in the combustion chamber and a safety valve mounted on the combustion chamber.

Selon une autre application avantageuse, le générateur de chaleur selon l'invention adapté à la production de vapeur basse pression destinée à un circuit extérieur, fonctionne de façon autonome sans apport d'énergie électrique extérieure et comprend dans ce cas, des moyens de pressurisation à la fois de la chambre de combustion et de l'enceinte de chauffage ainsi quten outre une soupape de sûreté montée sur la chambre de combustion. According to another advantageous application, the heat generator according to the invention suitable for the production of low pressure steam intended for an external circuit, operates autonomously without the addition of external electrical energy and in this case comprises pressurization means to both from the combustion chamber and from the heating enclosure as well as a safety valve mounted on the combustion chamber.

D'une manière générale, dans le générateur de chaleur selon l'invention, les parois de la pompe à vapeur, l'enceinte de chauffage et le couvercle de l'enceinte de chauffage sont réalisés en matériaux plastiques tandis que les parois de la chambre de combustion exposées aux hautes températures sont réalisées en matériaux céramiques. In general, in the heat generator according to the invention, the walls of the steam pump, the heating enclosure and the cover of the heating enclosure are made of plastic materials while the walls of the chamber of combustion exposed to high temperatures are made of ceramic materials.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 montre des courbes donnant le rendement thermique en combustion submergée du méthane en fonction de la température de surface du bain exprimée en degrés Celsius pour diverses conditions de fonctionnement d'un générateur de chaleur à combustion submergée classique ou d'un générateur de chaleur à combustion submergée selon la présente invention,
- la figure 2 est une vue schématique d'un générateur de chaleùr selon l'invention mettant en oeuvre une pompe à vapeur à tours de lavage placées sur un même plan,
- la figure 3 est une vue schématique d'un générateur de chaleur selon l'invention avec une pompe à vapeur comprenant deux tours de lavage superposées,
- la figure 4 est une vue schématique en coupe verticale d'un générateur de chaleur selon un autre mode de réalisation de l'invention avec une pompe à chaleur à membrane perméable à l'eau intégrée au couvercle de l'enceinte de chauffage,
- la figure 5 est une vue de dessus du générateur de chaleur de la figure 4,
- la figure 6 représente un générateur de chaleur analogue à celui de la figure 2 mais équipé en outre de moyens de mise en pression de la chambre de combustion et de l'enceinte de chauffage,
- la figure 7 est une vue analogue à celle de la figure 4 mais dans laquelle des moyens de pressurisation sont prévus pour pressuriser la pompe à vapeur,
- la figure 8 est une vue de dessus du mode de réalisation de la figure 7,
- la figure 9 concerne un mode de réalisation analogue à celui de la figure 6, mais appliqué de façon plus particulière à la production d'un fluide de chauffage liquide destiné à un circuit extérieur,
- la figure 10 montre un mode de réalisation analogue à celui de la figure 7, mais appliqué à la production d'un fluide de chauffage liquide destiné à un circuit extérieur,
- la figure 11 montre un générateur de chaleur selon un mode de réalisation analogue à celui de la figure 6 mais appliqué à la production de vapeur basse pression destinée à un circuit extérieur,
- la figure 12 montre un générateur de chaleur selon le mode de réalisation de la figure 7 mais appliqué à la production de vapeur basse pression destinée à un circuit extérieur,
- la figure 13 est une vue de dessus du générateur de chaleur selon la figure 12,
- la figure 14 montre un générateur de chaleur selon une variante de réalisation de la figure 10, adapté pour fonctionner de façon autonome sans apport d'énergie électrique extérieure, et
- la figure 15 montre un générateur de chaleur selon une variante de réalisation du générateur de chaleur de la figure 12, qui est adapté à un fonctionnement autonome sans apport d'énergie électrique extérieure.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description of particular embodiments, given by way of example, with reference to the appended drawings, in which
- Figure 1 shows curves giving the thermal efficiency in submerged combustion of methane as a function of the surface temperature of the bath expressed in degrees Celsius for various operating conditions of a conventional submerged combustion heat generator or a generator of submerged combustion heat according to the present invention,
FIG. 2 is a diagrammatic view of a chaleùr generator according to the invention using a steam pump with washing towers placed on the same plane,
FIG. 3 is a schematic view of a heat generator according to the invention with a steam pump comprising two superimposed washing towers,
FIG. 4 is a schematic view in vertical section of a heat generator according to another embodiment of the invention with a heat pump with water-permeable membrane integrated into the cover of the heating enclosure,
FIG. 5 is a top view of the heat generator of FIG. 4,
FIG. 6 represents a heat generator similar to that of FIG. 2 but also equipped with means for pressurizing the combustion chamber and the heating enclosure,
FIG. 7 is a view similar to that of FIG. 4 but in which pressurization means are provided for pressurizing the steam pump,
FIG. 8 is a top view of the embodiment of FIG. 7,
FIG. 9 relates to an embodiment similar to that of FIG. 6, but applied more particularly to the production of a liquid heating fluid intended for an external circuit,
FIG. 10 shows an embodiment similar to that of FIG. 7, but applied to the production of a liquid heating fluid intended for an external circuit,
FIG. 11 shows a heat generator according to an embodiment similar to that of FIG. 6 but applied to the production of low pressure steam intended for an external circuit,
FIG. 12 shows a heat generator according to the embodiment of FIG. 7 but applied to the production of low pressure steam intended for an external circuit,
FIG. 13 is a top view of the heat generator according to FIG. 12,
FIG. 14 shows a heat generator according to an alternative embodiment of FIG. 10, adapted to operate independently without the addition of external electrical energy, and
- Figure 15 shows a heat generator according to an alternative embodiment of the heat generator of Figure 12, which is suitable for autonomous operation without supply of external electrical energy.

La figure 1 montre, en fonction de leur température humide (indiquée en abscisse) l'enthalpie relative des produits de la combustion complète du méthane (ordonnée de gauche) ainsi que le rendement thermique du procédé qui a reçu l'énergie qui fait le complément à 100 % de cette enthalpie (ordonnée de droite). La courbe A correspond au cas de la combustion stoechiométrique du méthane avec un excès d'air nul de la température sèche des produits de combustion. Figure 1 shows, according to their wet temperature (indicated on the abscissa) the relative enthalpy of the products of the complete combustion of methane (ordinate on the left) as well as the thermal efficiency of the process which received the energy which makes the complement at 100% of this enthalpy (ordinate on the right). Curve A corresponds to the case of stoichiometric combustion of methane with an excess of zero air in the dry temperature of the combustion products.

Les points TR permettent de déterminer la valeur de la température de rosée eau des produits de la combustion. Pour la courbe A, cette température de rosée est obtenue en projetant le point TR sur l'axe des abscisses ou axe des températures humides. The TR points are used to determine the value of the water dew temperature of the products of combustion. For curve A, this dew temperature is obtained by projecting the point TR on the x-axis or the wet temperature axis.

Dans l'exemple considéré, qui concerne le méthane, on voit que la température de rosée est de 600 C.In the example considered, which relates to methane, we see that the dew temperature is 600 C.

Lorsque la température humide des produits de la combustion rejetés par un processus thermique est inférieure à la température de rosée, il y a condensation de la vapeur d'eau de combustion dans le process et le rendement thermique devient supérieur au PCI (Pouvoir calorifique inférieur). Dans le cas de la courbe A, le passage à 100 % PCI se fait exactement à 580 C. Si la température humide des produits de la combustion est supérieure à la température de rosée, le rendement devient inférieur au PCI. When the wet temperature of the combustion products released by a thermal process is lower than the dew temperature, there is condensation of the combustion water vapor in the process and the thermal efficiency becomes higher than the PCI (Lower calorific value) . In the case of curve A, the transition to 100% PCI takes place exactly at 580 C. If the wet temperature of the products of combustion is higher than the dew temperature, the yield becomes lower than the PCI.

Dans le cas où le procédé met en contact direct les produits de combustion et une charge susceptible de s'évaporer, eau liquide ou solution et si la température de surface (ou d'entrée dans le générateur à échange direct) de cette charge que l'on dénommera "bain" est supérieure à la température rosée eau des produits de la combustion, le bain s'évapore pour rejeter les produits de la combustion saturée à la température maintenue à la surface dudit bain. In the case where the process puts in direct contact the products of combustion and a charge likely to evaporate, liquid water or solution and if the surface temperature (or of entry into the direct exchange generator) of this charge that l 'we will call "bath" is higher than the dew point water temperature of the combustion products, the bath evaporates to reject the saturated combustion products at the temperature maintained on the surface of said bath.

Dans le cas du bain d'eau, le rendement thermique du chauffage du bain chute très vite pour céder la place à un rendement d'évaporation qui, lui, croit très vite lorsque la température s'élève. On voit d'après la courbe A, que le rendement de chauffage est devenu nul à la température de 910 C et que le rendement de la vaporisation (ou de concentration du bain) est alors de 100 % de PCS (Pouvoir calorifique supérieur). La température de 91 C constitue dans ce cas la température maximale de vaporisation saturante. In the case of the water bath, the thermal efficiency of the heating of the bath drops very quickly to give way to an evaporation efficiency which, in turn, increases very quickly when the temperature rises. It can be seen from curve A that the heating yield has become zero at the temperature of 910 ° C. and that the vaporization yield (or of bath concentration) is then 100% of PCS (higher calorific value). In this case, the temperature of 91 ° C. constitutes the maximum saturated vaporization temperature.

La présente invention vise à permettre de déplacer vers les températures plus élevées la courbe A dans le cas où les produits de combustion sont mis en contact direct avec une charge susceptible de s'évaporer, c'est-à-dire dans un générateur de chaleur pour chauffage de fluide procédant par contact direct, tel que la combustion submergée. The present invention aims to allow the curve A to be displaced towards higher temperatures in the case where the products of combustion are brought into direct contact with a charge capable of evaporating, that is to say in a heat generator. for heating of fluid proceeding by direct contact, such as submerged combustion.

Comme cela sera indiqué plus en détail dans la suite de la description, une première caractéristique de la présente invention consiste à associer au générateur de chaleur procédant par contact direct une pompe à vapeur qui permet de recycler une part plus ou moins importante de l'enthalpie contenue dans les produits de la combustion en utilisant comme source froide l'air comburant. As will be indicated in more detail in the following description, a first characteristic of the present invention consists in associating with the heat generator proceeding by direct contact a steam pump which makes it possible to recycle a more or less significant part of the enthalpy contained in the products of combustion using combustion air as a cold source.

Dans la pompe à vapeur, les produits de combustion et l'air comburant échangent de la chaleur sensible et surtout de la chaleur latente, de sorte que les produits de combustion continuent à se refroidir et condensent leur vapeur d'eau tandis que l'air se préchauffe et sthumidifie jusqu'à saturation. Dans le process, la combustion se développe alors entre le combustible et un air comburant chaud et humide. La teneur en vapeur d'eau des produits issus d'une telle combustion est ainsi augmentée et la température de rosée eau est elle-même déplacée vers le haut. In the steam pump, the products of combustion and the combustion air exchange sensible heat and especially latent heat, so that the products of combustion continue to cool and condense their water vapor while the air heats up and dries to saturation. In the process, combustion then develops between the fuel and hot, humid combustion air. The water vapor content of the products from such combustion is thus increased and the water dew point is itself moved upwards.

A titre d'exemple, avec la mise en oeuvre d'une pompe à vapeur présentant une efficacité de 50 % en combinaison avèc un générateur de chaleur pour chauffage de fluide procédant par contact direct, la courbe A, qui correspond toujours à la combustion stoechiométrique du méthane, est déplacée vers les plus hautes températures pour constituer la courbe B. On voit dans le cas de cette courbe B que le passage à 100 % PCI se fait non plus à 580 C mais à 700 C. Par ailleurs, la température maximale de vaporisation saturante devient 950 C, c'est-à-dire est également déplacée vers les plus hautes températures par rapport au cas d'un générateur de chaleur sans mise en oeuvre de pompe à vapeur. By way of example, with the use of a steam pump having an efficiency of 50% in combination with a heat generator for heating of fluid proceeding by direct contact, the curve A, which always corresponds to stoichiometric combustion methane is moved to the highest temperatures to form curve B. We see in the case of this curve B that the transition to 100% PCI is no longer at 580 C but at 700 C. In addition, the maximum temperature of saturated vaporization becomes 950 C, that is to say is also moved to the highest temperatures compared to the case of a heat generator without the use of a steam pump.

Selon la présente invention, et conformément à un mode de réalisation préférentiel, le générateur de chaleur pour chauffage de fluide procédant par contact direct, d'une part coopère avec une pompe à vapeur et d'autre part coopère avec des moyens de mise en pression du process au niveau du bain. According to the present invention, and in accordance with a preferred embodiment, the heat generator for heating of fluid proceeding by direct contact, on the one hand cooperates with a steam pump and on the other hand cooperates with pressurizing means process at the bath level.

Une mise en pression du process, même limitée, c'est-à-dire avec par exemple une pression totale de l'ordre de 1,5 bar absolu permet d'augmenter le déplacement vers les hautes températures de la courbe A qui correspond à la mise en oeuvre d'un générateur de chaleur classique procédant par contact direct. Even a limited pressurization of the process, that is to say with a total pressure of the order of 1.5 bar absolute, makes it possible to increase the displacement towards the high temperatures of the curve A which corresponds to the implementation of a conventional heat generator proceeding by direct contact.

Ainsi, une combinaison d'une pompe à vapeur présentant une efficacité de 50 %, et d'une mise en pression du process avec une pression totale de l'ordre de 1,5 bar absolue permet de déplacer la courbe A vers la droite de la figure 1, c'est-à-dire vers les hautes températures, pour transformer la courbe A en la courbe C, si la compression détente se fait entre l'air chaud humide sortant de la pompe à vapeur et les fumées saturées sortant du bain, ou la courbe D si la compression détente se fait entre l'air extérieur entrant et les fumées rejetées à l'extérieur. Dans les deux cas, le passage à 100 % PCI se fait ô environ 800 C et la température maximale de vaporisation saturante est voisine de 1060 C.Thus, a combination of a steam pump with an efficiency of 50%, and a pressurization of the process with a total pressure of the order of 1.5 bar absolute makes it possible to move the curve A to the right of FIG. 1, that is to say towards the high temperatures, to transform curve A into curve C, if the expansion compression takes place between the hot humid air leaving the steam pump and the saturated fumes leaving the bath, or curve D if the expansion compression takes place between the incoming outside air and the fumes discharged to the outside. In both cases, the transition to 100% PCI is done at around 800 C and the maximum saturated vaporization temperature is close to 1060 C.

On constate ainsi d'une part qu'il a bien été possible de déplacer vers les hautes températures le chauffage d'un fluide dans un générateur de chaleur procédant par contact direct, de telle sorte qu'il est possible d'utiliser un tel générateur de chaleur par exemple pour le chauffage d'un bain dont la température de surface est très supérieure à 600C ou pour la production d'un fluide de chauffage liquide, ou vapeur basse pression,destiné à un circuit extérieur comprenant un ensemble de radiateurs ou de convecteurs, et pour lesquels la température de retour est relativement élevée et peut être supérieure à 60 C, et d'autre part que malgré le déplacement vers les hautes températures, le générateur de chaleur (hormis la chambre de combustion) et les éléments qui ont été combinés à celui-ci peuvent être réalisés de façon avantageuse et peu coûteuse à l'aide de matériaux synthétiques habituellement réservés à des usages à des températures inférieures à environ 1500C, car il est garanti que les fumées n'atteindront pas ces températures limites. It is thus found on the one hand that it has indeed been possible to shift the heating of a fluid to high temperatures in a heat generator proceeding by direct contact, so that it is possible to use such a generator heat for example for heating a bath whose surface temperature is much higher than 600C or for the production of a liquid heating fluid, or low pressure steam, intended for an external circuit comprising a set of radiators or convectors, and for which the return temperature is relatively high and can be higher than 60 C, and on the other hand that despite the displacement towards high temperatures, the heat generator (except the combustion chamber) and the elements which have been combined with it can be made advantageously and inexpensively using synthetic materials usually reserved for uses at lower temperatures. about 1500C, because it is guaranteed that the fumes will not reach these limit temperatures.

D'une manière générale, il est donc possible, sans faire appel à des générateurs ' à condensation avec échangeur eau-métal-fumées, de réaliser le chauffage de liquide par combustion submergée ou autre produit équivalent, à température élevée, pouvant atteindre 1000 C, avec les mêmes performances que les susdits générateurs à condensation. De la même manière, il est possible de réaliser un circuit de chauffage par réseau de vapeur basse pression ayant le même rendement que lesdits générateurs à condensation. In general, it is therefore possible, without using condensing generators with a water-metal-smoke exchanger, to heat the liquid by submerged combustion or other equivalent product, at high temperature, up to 1000 ° C. , with the same performance as the above condensing generators. In the same way, it is possible to produce a heating circuit by low pressure steam network having the same efficiency as said condensing generators.

La présente invention permet ainsi d'étendre vers les plus hautes températures le champ d'application des générateurs de chaleur procédant par contact directet améliore leurs performances. The present invention thus makes it possible to extend to the highest temperatures the field of application of heat generators proceeding by direct contact and improves their performance.

Par ailleurs, d'autres avantages supplémentaires issus de l'association d'une pompe à vapeur et d'un générateur de chaleur procédant par contact direct sont à souligner. In addition, other additional advantages resulting from the association of a steam pump and a heat generator proceeding by direct contact are to be emphasized.

Ainsi, dans le cas d'un générateur de chaleur selon l'invention, grâce au recyclage de la vapeur d'eau issue de la combustion dans l'air comburant et à la diminution concomitante de la température maximale de combustion on observe une réduction notable de la formation d'oxyde d'azote. Thus, in the case of a heat generator according to the invention, thanks to the recycling of the water vapor resulting from combustion in the combustion air and to the concomitant reduction in the maximum combustion temperature, a significant reduction is observed. of nitrogen oxide formation.

En outre, si nécessaire, le générateur de chaleur selon l'invention peut fonctionner de manière entièrement autonome, sans apport d'énergie électrique extérieure, comme cela sera décrit plus loin en référence aux figures 14 et 15. Furthermore, if necessary, the heat generator according to the invention can operate entirely autonomously, without any external electrical energy supply, as will be described later with reference to FIGS. 14 and 15.

On décrira maintenant de façon détaillée divers modes de réalisation de l'invention. Various embodiments of the invention will now be described in detail.

Si l'on se réfère à la figure 2, on voit un générateur de chaleur comprenant une chambre de combustion 40 débouchant par une ouverture 42 dans une enceinte 10 contenant un bain 30 et permettant le chauffage d'un fluide en procédant par contact direct avec les produits de la combustion. L'air comburant est introduit dans la chambre de combustion 40 par un orifice 41 d'entrée d'air. Referring to Figure 2, we see a heat generator comprising a combustion chamber 40 opening through an opening 42 in an enclosure 10 containing a bath 30 and allowing the heating of a fluid by proceeding in direct contact with products of combustion. Combustion air is introduced into the combustion chamber 40 through an air inlet orifice 41.

Le fluide combustible, tel que du gaz naturel, est introduit dans la chambre de combustion 40 par un dispositif d'injection classique, qui n'est pas représenté. L'enceinte 10 est fermée à sa partie supérieure par un couvercle 20 qui peut être amovible. Les produits vapeur sortant du bain 30 sont collectés sous le couvercle 20 et évacués par au moins un orifice 11 d'évacuation des fumées hors de l'enceinte 10.The combustible fluid, such as natural gas, is introduced into the combustion chamber 40 by a conventional injection device, which is not shown. The enclosure 10 is closed at its upper part by a cover 20 which can be removable. The steam products leaving the bath 30 are collected under the cover 20 and evacuated by at least one orifice 11 for evacuating the fumes from the enclosure 10.

On a représenté sur la figure 2 un bain de liquide 30, tel que de l'eau, qui correspond au cas d'une combustion submergée, mais l'invention s'applique de la même manière au cas d'un process procédant par contact direct entre des produits de combustion et un liquide, tel qu'un dispositif du type laveur-scrubber dans lequel un liquide tel que de l'eau est pulvérisé dans une rampe de pulvérisation disposée dans l'enceinte à un niveau prédéterminé au-dessus du fond de l'enceinte 10, le liquide pulvérisé étant mis en contact direct avec les produits de combustion, et les condensats liquides étant récupérés dans le fond de l'enceinte 10. Ce dernier mode de réalisation a été représenté sur les figures 9 à 15, avec une rampe de pulvérisation référencée 96 (figures 9, 11) ou 196 (figures 12, 14 et 15). FIG. 2 shows a bath of liquid 30, such as water, which corresponds to the case of submerged combustion, but the invention applies in the same way to the case of a process proceeding by contact. direct between combustion products and a liquid, such as a washer-scrubber type device in which a liquid such as water is sprayed into a spray boom arranged in the enclosure at a predetermined level above the bottom of the enclosure 10, the sprayed liquid being brought into direct contact with the combustion products, and the liquid condensates being recovered in the bottom of the enclosure 10. This last embodiment has been shown in FIGS. 9 to 15 , with a sprayer boom referenced 96 (Figures 9, 11) or 196 (Figures 12, 14 and 15).

Sur la figure 2, on a représenté une pompe à vapeur 50 qui constitue un échangeur massique et thermique connecté entre l'orifice Il d'évacuation des fumées hors de l'enceinte 10 et l'orifice 41 d'entrée d'air comburant dans la chambre de combustion 40. La pompe à vapeur 50 est elle-même munie d'au moins un orifice 53 d'entrée d'air frais, d'un orifice 56 de sortie des fumées, d'un orifice de sortie d'air chaud humide connecté à l'orifice 41 d'entrée d'air dans la chambre de combustion 40 et d'un orifice d'entrée de fumées saturées connecté à l'orifice 11 d'évacuation des fumées hors de l'enceinte 10.De façon plus particulière, sur la figure 2, la pompe à vapeur 50 comprend une première enceinte 51 constituant une première tour de lavage traversée de bas en haut par l'air relativement sec et frais introduit par l'orifice 53 d'entrée d'air frais, et une deuxième enceinte 52 constituant une deuxième tour de lavage traversée de bas en haut par les fumées saturées chaudes et humides introduites par l'orifice 11 d'évacuation des fumées hors de l'enceinte 10. La pompe à vapeur 50 comprend en outre un premier moyen 59 de liaison entre le fond de la deuxième enceinte 52 et la partie haute de la première enceinte 51 et un second moyen 60 de liaison entre le fond de la première enceinte 51 et la partie haute de la deuxième enceinte 52, les premier et deuxième moyens 59, 60 étant destinés à reinjecter dans une enceinte 51, 52 les condensats collectés au fond de l'autre enceinte 52, 51. In Figure 2, there is shown a steam pump 50 which constitutes a mass and heat exchanger connected between the orifice II for evacuating the fumes from the enclosure 10 and the orifice 41 for the entry of combustion air into the combustion chamber 40. The steam pump 50 is itself provided with at least one orifice 53 for fresh air inlet, an orifice 56 for smoke outlet, an air outlet orifice hot humid connected to the air inlet orifice 41 in the combustion chamber 40 and to a saturated fume inlet orifice connected to the orifice 11 for discharging the fumes from the enclosure 10. more particularly, in FIG. 2, the steam pump 50 comprises a first enclosure 51 constituting a first washing tower traversed from bottom to top by the relatively dry and fresh air introduced by the air inlet orifice 53 fresh, and a second enclosure 52 constituting a second washing tower traversed from bottom to top by the fumes s hot and humid atures introduced by the orifice 11 for evacuating the fumes out of the enclosure 10. The steam pump 50 further comprises a first means 59 of connection between the bottom of the second enclosure 52 and the upper part of the first enclosure 51 and a second means 60 of connection between the bottom of the first enclosure 51 and the upper part of the second enclosure 52, the first and second means 59, 60 being intended to reinject into a enclosure 51, 52 the condensates collected at the bottom of the other enclosure 52, 51.

Dans le mode de réalisation de la figure 2, les premières et deuxièmes enceintes 51, 52 sont placées dans un même plan, et les premiers et deuxièmes moyens de liaison sont constitués par. des canalisations 59, 60 munies de pompes de circulation 61, 62. Les fonds des deux enceintes 51, 52 sont en-outre reliés par une conduite d'équilibrage 64 et coopèrent avec un organe 63 de trop plein. Les canalisations 59, 60 se terminent par des moyens de pulvérisation 57, 58 pour pulvériser les condensats à la partie supérieure des tours de lavage 51, 52. Les références 54 et 55 désignent les conduites de liaison entre des orifices 41 et 11 du générateur de chaleur et la pompe à chaleur 50 proprement dite. In the embodiment of Figure 2, the first and second enclosures 51, 52 are placed in the same plane, and the first and second connecting means are constituted by. pipes 59, 60 provided with circulation pumps 61, 62. The bottoms of the two enclosures 51, 52 are further connected by a balancing pipe 64 and cooperate with an overflow member 63. The pipes 59, 60 end with spraying means 57, 58 for spraying the condensates at the top of the washing towers 51, 52. The references 54 and 55 designate the connecting pipes between orifices 41 and 11 of the generator. heat and the heat pump 50 proper.

La figure 3 montre une variante de réalisation qui est dans l'ensemble semblable au générateur de chaleur de la figure 2, mais dans laquelle les premières et deuxièmes enceintes 51, 52 de la pompe à vapeur 50 ne sont pas dans le même plan, mais sont superposées. Dans ce cas, le premier moyen de liaison est constitué par au moins une conduite 57 qui relie le fond de l'enceinte supérieure 52 à la partie supérieure de l'enceinte inférieure 51 et le second moyen de liaison est constitué par une conduite 60 munie d'une pompe de circulation 62 qui relie la partie inférieure de l'enceinte 51 à la partie supérieure de l'enceinte 52, la conduite 60 pouvant être terminée par des moyens de pulvérisation 58 comme dans le cas de la figure 2. Un organe de trop plein 63 peut de la même manière être disposé à la partie inférieure de l'enceinte inférieure 51. FIG. 3 shows an alternative embodiment which is generally similar to the heat generator of FIG. 2, but in which the first and second enclosures 51, 52 of the steam pump 50 are not in the same plane, but are superimposed. In this case, the first connection means is constituted by at least one pipe 57 which connects the bottom of the upper enclosure 52 to the upper part of the lower enclosure 51 and the second connection means consists of a pipe 60 provided a circulation pump 62 which connects the lower part of the enclosure 51 to the upper part of the enclosure 52, the pipe 60 being able to be terminated by spraying means 58 as in the case of FIG. 2. A member overflow 63 can likewise be arranged at the lower part of the lower enclosure 51.

La pompe à vapeur 50 des figures 2 et 3 peut être réalisée d'une manière analogue à celle qui est décrite dans le document FR-A-2 508 616, mais sa réalisation peut être simplifiée du fait que les diverses parois de cette pompe à vapeur peuvent être réalisées en matière plastique. The steam pump 50 of FIGS. 2 and 3 can be produced in a manner analogous to that which is described in the document FR-A-2 508 616, but its production can be simplified because the various walls of this pump steam can be made of plastic.

Les figures 4 et 5 montrent un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel la pompe à vapeur 150 est incorporée dans le couvercle 20 de l'enceinte 10 et comporte une membrane 166 perméable à l'eau. Figures 4 and 5 show another embodiment of the invention in which the steam pump 150 is incorporated in the cover 20 of the enclosure 10 and comprises a membrane 166 permeable to water.

De façon plus particulière, la pompe à vapeur 150 intégrée au couvercle 20 de l'enceinte 10 comprend une paroi supérieure pleine 151 traversée à sa partie centrale par un conduit 156 d'évacuation des fumées et muni à sa périphérie d'orifices 153 d'entrée d'air. Une membrane 166 perméable à l'eau est disposée parallèlement à la paroi supérieure pleine 151, et une grille 165 est disposée parallèlement à la membrane 166, en dessous de celle-ci, et constitue la face inférieure du couvercle 20 de l'enceinte 10. La grille 165 porte une pièce conique 167 d'équilibrage des flux des fumées dirigés vers l'entrée du conduit 156 d'évacuation des fumées, laquelle entrée est elle-même située au niveau de la membrane 166.Un carneau 168 prend naissance dans l'espace situé entre la paroi supérieure pleine 151 et la membrane 166 et débouche dans une conduite flexible 154 raccordée à l'orifice 41 d'entrée d'air comburant de la chambre de combustion 40. More specifically, the steam pump 150 integrated into the cover 20 of the enclosure 10 comprises a solid upper wall 151 traversed at its central part by a duct 156 for discharging the fumes and provided at its periphery with orifices 153 of air inlet. A water-permeable membrane 166 is arranged parallel to the solid upper wall 151, and a grid 165 is arranged parallel to the membrane 166, below the latter, and constitutes the underside of the cover 20 of the enclosure 10 The grid 165 carries a conical piece 167 for balancing the smoke flows directed towards the inlet of the duct 156 for discharging the fumes, which inlet is itself located at the level of the membrane 166. A flue 168 arises in the space located between the solid upper wall 151 and the membrane 166 and opens into a flexible pipe 154 connected to the orifice 41 of the combustion air inlet of the combustion chamber 40.

Le mode de réalisation représenté sur la figure 6 est semblable à celui représenté sur la figure 2 mais comporte en plus des moyens de mise en pression au niveau du bain 30 de l'enceinte 10, qui permettent d'accroître les performances vers les hautes températures (passage de la courbe A ou de la courbe B à la courbe
C de la figure 1).The embodiment shown in FIG. 6 is similar to that shown in FIG. 2 but also comprises pressurizing means at the level of the bath 30 of the enclosure 10, which make it possible to increase the performance towards high temperatures. (transition from curve A or curve B to curve
C in Figure 1).

Les moyens de mise en pression peuvent comprendre un compresseur entrainé par un moteur électrique sur l'air circulant dans la conduite 54 reliant l'enceinte 51 de la pompe à vapeur à l'orifice 41 d'entrée d'air comburant dans la chambre de combustion 40. Dans ce cas, il n'existe cependant pas de récupération d'énergie de détente sur les fumées. Aussi, de préférence, les moyens de mise en pression comprennent un turbo-compresseur 70 de type automobile qui permet notamment de récupérer l'énergie de détente au niveau des fumées. Ce turbocompresseur comprend un compresseur 71 disposé entre la pompe à vapeur 50 et la chambre de combustion 40 en amont de l'orifice 41 d'entrée d'air comburant dans la chambre de combustion 40 et une turbine 72 disposée entre l'enceinte 10 et la pompe à vapeur 50 en aval de l'orifice 11 d'évacuation des fumées hors de l'enceinte 10.Un moteur, ou un moto-compresseur 73 de démarrage et d'appoint peut être également mis en oeuvre sur la conduite 54 de transfert de l'air comburant. On notera que le dispositif de compression détente 70 peut être placé au voisinage de la chambre de combustion 40 et de l'enceinte 10 ou au contraire placé sur les conduites 54, 55 au voisinage de la pompe à vapeur 50. Dans tous les cas, le mode de réalisation de la figure 6 correspond à une mise en pression au niveau du bain tandis que la pompe à vapeur est elle-même non pressurisée. The pressurizing means may comprise a compressor driven by an electric motor on the air circulating in the pipe 54 connecting the enclosure 51 of the steam pump to the orifice 41 for the entry of combustion air into the combustion 40. In this case, however, there is no recovery of expansion energy from the fumes. Also, preferably, the pressurizing means comprise a turbo-compressor 70 of the automotive type which in particular makes it possible to recover the expansion energy at the level of the fumes. This turbocharger comprises a compressor 71 disposed between the steam pump 50 and the combustion chamber 40 upstream of the orifice 41 for the entry of combustion air into the combustion chamber 40 and a turbine 72 disposed between the enclosure 10 and the steam pump 50 downstream of the orifice 11 for evacuating the fumes from the enclosure 10. A motor, or a motor-compressor 73 for starting and booster can also be used on the pipe 54 of transfer of combustion air. It will be noted that the expansion compression device 70 can be placed in the vicinity of the combustion chamber 40 and the enclosure 10 or, on the contrary, placed on the pipes 54, 55 in the vicinity of the steam pump 50. In all cases, the embodiment of Figure 6 corresponds to a pressurization in the bath while the steam pump is itself unpressurized.

A titre d'option, il est possible d'installer sur la conduite 54 de transfert d'air comburant un surchauffeur 80 qui agit sur l'air humide sortant de la pompe à vapeur avant son entrée dans le compresseur 71. Si l'air est saturé, une surchauffe minimale de 50 C est en général souhaitable. Le surchauffeur 80 peut être constitué par exemple par un échangeur de chaleur réalisant un échange entre les fumées en sortie du bain 30 qui s'échappent par l'orifice 11 de l'enceinte 10 et l'air humide issu de la pompe à vapeur 50 qui est transféré par la conduite 54. Le surchauffeur 80 peut être de préférence réalisé en matière plastique. As an option, it is possible to install on the combustion air transfer pipe 54 a superheater 80 which acts on the moist air leaving the steam pump before it enters the compressor 71. If the air is saturated, a minimum overheating of 50 C is generally desirable. The superheater 80 can be constituted for example by a heat exchanger performing an exchange between the fumes leaving the bath 30 which escape through the orifice 11 of the enclosure 10 and the humid air coming from the steam pump 50 which is transferred via line 54. The superheater 80 may preferably be made of plastic.

On a représenté sur les figures 7 et 8 un générateur de chaleur selon la présente invention qui est analogue au mode de réalisation des figures 4 et 5, mais dans lequel sont mis en oeuvre des moyens de mise en pression de la pompe à vapeur, et par suite du bain. Le mode de réalisation des figures 7 et 8 permet de déplacer les courbes A ou B de la figure 1 vers les hautes températures pour obtenir la courbe D. FIGS. 7 and 8 show a heat generator according to the present invention which is similar to the embodiment of FIGS. 4 and 5, but in which means are used to pressurize the steam pump, and as a result of the bath. The embodiment of FIGS. 7 and 8 makes it possible to move the curves A or B of FIG. 1 towards the high temperatures to obtain the curve D.

Dans le cas du mode de réalisation des figures 7 et 8, la compression détente est faite de préférence à l'aval de la pompe à vapeur 150. In the case of the embodiment of FIGS. 7 and 8, the expansion compression is preferably made downstream of the steam pump 150.

Comme on peut le voir sur le dessin, les moyens de mise en pression comprennent avantageusement un turbo-compresseur 170 de type automobile qui regroupe un compresseur 171 disposé sur la conduite 169 d'alimentation en air frais de la pompe à vapeur 150 et une turbine 172 disposée sur le conduit 156 d'évacuation des fumées hors de la pompe à vapeur 150. Un moteur de démarrage et d'appoint 173 est en outre associé au compresseur 171. Le turbo-compresseur 170 peut être disposé au voisinage de la pompe à vapeur 150 ou, comme représenté sur le dessin, peut être disposé dans une partie éloignée à l'autre extrémité de la cheminée comprenant le conduit 169 d'arrivée d'air frais et le conduit 156 d'évacuation des fumées. As can be seen in the drawing, the pressurizing means advantageously comprise a turbo-compressor 170 of the automotive type which groups together a compressor 171 arranged on the line 169 for supplying fresh air to the steam pump 150 and a turbine. 172 disposed on the duct 156 for evacuating the fumes from the steam pump 150. A starter and make-up motor 173 is also associated with the compressor 171. The turbo-compressor 170 can be arranged in the vicinity of the heat pump. steam 150 or, as shown in the drawing, can be arranged in a remote part at the other end of the chimney comprising the duct 169 for the intake of fresh air and the duct 156 for discharging the fumes.

Dans le cas où des moyens de mise en pression sont utilisés avec une pompe à vapeur du type à membrane perméable à l'eau intégrée dans le couvercle 20, la pompe à vapeur 150 comprend une paroi extérieure supplémentaire 200 résistant à la pression qui est munie d'une soupape de sécurité 201. La conduite 169 d'alimentation en air frais pressurisé débouche alors dans une chambre de répartition d'air qui est située entre la paroi extérieure supplémentaire 200 et la paroi supérieure pleine 251. In the case where pressurizing means are used with a steam pump of the type with permeable membrane integrated in the cover 20, the steam pump 150 comprises an additional external wall 200 resistant to pressure which is provided a safety valve 201. The pipe 169 for supplying pressurized fresh air then opens into an air distribution chamber which is situated between the additional external wall 200 and the solid upper wall 251.

Des orifices 153 d'introduction d'air sont ménagés comme précédemment dans la paroi 251 à la périphérie de celle-ci. Air introduction orifices 153 are formed as previously in the wall 251 at the periphery thereof.

La figure 9 représente un générateur de chaleur analogue à celui de la figure 6, mais plus particulièrement adapté à la production d'un fluide de chauffage liquide, tel que de l'eau, destiné à un circuit extérieur. Dans ce cas, le bain d'eau en évaporation 30 contenu dans l'enceinte 10 est avantageusement constitué par un système laveur-scrubber, c'est-a-dire par des jets d'eau pulvérisés à partir d'une rampe de pulvérisation 96 disposée à un niveau constant à l'intérieur de l'enceinte 10. L'ensemble turbo-compresseur 70 de mise en pression du bain peut être disposé comme dans le cas de la figure 6 immédiatement à la sortie du bain 30 sur les conduites 54 et 55 de liaison entre l'ensemble enceinte 10 chambre de combustion 40 et la pompe à vapeur 50. FIG. 9 represents a heat generator similar to that of FIG. 6, but more particularly suitable for the production of a liquid heating fluid, such as water, intended for an external circuit. In this case, the evaporating water bath 30 contained in the enclosure 10 is advantageously constituted by a washer-scrubber system, that is to say by water jets sprayed from a spraying boom 96 disposed at a constant level inside the enclosure 10. The turbo-compressor assembly 70 for pressurizing the bath can be arranged as in the case of FIG. 6 immediately after leaving the bath 30 on the pipes. 54 and 55 for connection between the enclosure 10 combustion chamber 40 assembly and the steam pump 50.

Toutefois, le turbo-compresseur pourrait être également placé à l'aval de la pompe à vapeur 50, c'est-à-dire sur les conduites 53 et 56, la partie compresseur 71 étant disposée sur le conduit 53 d'entrée d'air et la partie turbine 72 étant disposée sur le conduit 56 d'évacuation des fumées.However, the turbo-compressor could also be placed downstream of the steam pump 50, that is to say on the pipes 53 and 56, the compressor part 71 being disposed on the inlet pipe 53 air and the turbine part 72 being disposed on the duct 56 for discharging the fumes.

Comme on peut le voir sur la figure 9, le départ 91 du circuit de liquide de chauffage prend naissance à la partie inférieure de l'enceinte 10 tandis que le retour 92 du circuit de liquide de chauffage se termine à la partie supérieure de l'enceinte 10 à un niveau prédéterminé de recyclage du liquide et des condensats (rampe 96). La référence 94 désigne une vanne permettant le remplissage du circuit extérieur à partir d'un point de remplissage. La référence 93 désigne elle-même une pompe de recirculation du liquide calorigène dans le circuit extérieur. La référence 65 désigne un robinet de maintien à un niveau constant du liquide dans le fond de l'enceinte 10, le robinet 65 autorisant une liaison sélective entre le fond de l'enceinte 10 et les fonds des tours de lavage 51, 52 de la pompe à vapeur 50.Des moyens de purge 63 permettent en outre de maintenir à niveau constant les condensats présents dans le fond des deux enceintes 51, 52 de la pompe à vapeur 50. As can be seen in FIG. 9, the outlet 91 of the heating liquid circuit begins at the bottom of the enclosure 10 while the return 92 of the heating liquid circuit ends at the top of the enclosure 10 at a predetermined level of liquid and condensate recycling (ramp 96). The reference 94 designates a valve allowing the filling of the external circuit from a filling point. The reference 93 itself designates a pump for recirculating circulating liquid in the external circuit. The reference 65 designates a valve for maintaining a constant level of the liquid in the bottom of the enclosure 10, the valve 65 authorizing a selective connection between the bottom of the enclosure 10 and the bottoms of the washing towers 51, 52 of the steam pump 50. Purge means 63 also make it possible to keep the condensates present in the bottom of the two chambers 51, 52 of the steam pump 50 at a constant level.

La figure 10 représente le schéma d'un générateur de chaleur qui est semblable à celui de la figure 7, mais est spécifiquement prévu pour la production d'un fluide de chauffage liquide destiné à un circuit extérieur. FIG. 10 represents the diagram of a heat generator which is similar to that of FIG. 7, but is specifically provided for the production of a liquid heating fluid intended for an external circuit.

Dans le cas de la figure 10, le bain est ainsi de type laveur-scrubber à l'intérieur de l'enceinte 10, et une rampe 196 de pulvérisation d'eau alimentée par le retour 192 de circuit d'eau de chauffage permet la pulvérisation de liquide dans l'enceinte 10 avec une mise en contact avec les produits de combustion issus de la zone de combustion 40. Le niveau de liquide dans le fond de l'enceinte 10 est maintenu à niveau constant par des moyens de purge 163 et le départ 191 du circuit extérieur d'eau de chauffage prend naissance dans le fond de l'enceinte 10. Une pompe 193 permet la recirculation de l'eau de chauffage qui est réintroduite par le retour 192 dans la rampe de pulvérisation 196. Le remplissage du circuit extérieur en eau est effectué à partir d'un point de remplissage par l'intermédiaire d'une vanne 194. In the case of FIG. 10, the bath is thus of the washer-scrubber type inside the enclosure 10, and a boom 196 for spraying water supplied by the return 192 of the heating water circuit allows the spraying of liquid into the enclosure 10 with contacting with the combustion products from the combustion zone 40. The level of liquid in the bottom of the enclosure 10 is maintained at constant level by purging means 163 and the start 191 of the external heating water circuit begins at the bottom of the enclosure 10. A pump 193 allows the recirculation of the heating water which is reintroduced by the return 192 into the spraying boom 196. The filling of the external water circuit is carried out from a filling point via a valve 194.

Le mode de réalisation de la figure Il est analogue à celui de la figure 9, mais le générateur de chaleur est adapté à la production non pas d'un liquide calogène tel que de l'eau, mais à la production de vapeur basse pression destinée à un circuit extérieur. Dans ce cas, le départ du circuit de vapeur prend naissance au niveau de l'orifice 11 d'évacuation des fumées hors de l'enceinte de chauffage 10, tandis que le retour du circuit de vapeur se produit au niveau de l'orifice d'entrée des fumées saturées de la pompe à vapeur 50. Les radiateurs du circuit extérieur qui peuvent être montés en série ou en parallèle sont désignés sur la figure 11 par la référence 112. The embodiment of FIG. 11 is similar to that of FIG. 9, but the heat generator is suitable for the production not of a heat-generating liquid such as water, but for the production of low pressure steam intended to an outdoor circuit. In this case, the start of the steam circuit begins at the orifice 11 for discharging the fumes from the heating chamber 10, while the return of the steam circuit occurs at the orifice d entry of saturated fumes from the steam pump 50. The radiators of the external circuit which can be mounted in series or in parallel are designated in FIG. 11 by the reference 112.

Comme on peut le voir sur la figure 11, le générateur comprend un circuit de regroupement des condensats y compris les condensats recueillis aux points bas des radiateurs 112 du circuit extérieur. Une pompe 93' assure le recyclage des condensats regroupés vers la partie supérieure de l'enceinte 10 à un niveau prédéterminé constant de pulvérisation des condensats dans l'enceinte 10. Le bain d'eau en évaporation 30 est avantageusement constitué par un système laveur-scrubber avec une pulvérisation des condensats recyclés dans une rampe de pulvérisation 96. Comme dans le mode de réalisation décrit en référence à la figure 9, le circuit des condensats peut être rempli à partir d'un point de remplissage relié par une vanne 94 à la conduite 95 de recyclage des condensats. As can be seen in FIG. 11, the generator comprises a condensate grouping circuit including the condensates collected at the low points of the radiators 112 of the external circuit. A pump 93 ′ recycles the condensed water collected towards the upper part of the enclosure 10 at a constant predetermined level of spraying the condensate into the enclosure 10. The evaporating water bath 30 is advantageously constituted by a washer-dryer system. scrub with a spray of recycled condensate in a spray bar 96. As in the embodiment described with reference to FIG. 9, the condensate circuit can be filled from a filling point connected by a valve 94 to the Condensate recycling line 95.

Les figures 12 et 13 montrent un générateur de chaleur selon l'invention pour un réseau de chauffage par vapeur saturée, avec une pompe à vapeur intégrée au couvercle 20. les éléments communs aux modes de réalisation des figures 4, 7 et 10 portent les mêmes numéros de référence et ne seront pas décrits de nouveau. Figures 12 and 13 show a heat generator according to the invention for a saturated steam heating network, with a steam pump integrated into the cover 20. the elements common to the embodiments of Figures 4, 7 and 10 have the same reference numbers and will not be described again.

Le générateur de chaleur des figures 12 et 13 comprend un couvercle 20 présentant une paroi pleine inférieure supplémentaire 267 résistante à la pression qui est située dans l'enceinte 10 au-dessus de l'orifice 11 de départ de vapeur vers le circuit extérieur 110 et se situe immédiatement sous l'orifice de retour de la vapeur du circuit extérieur dans le couvercle 20. La paroi supplémentaire 267 est ainsi prévue pour résister au moins à la perte de charge du circuit de chauffage par vapeur. Par ailleurs, la grille 165 du couvercle 20 selon le mode de réalisation de la figure 7 ou de la figure 10 est remplacée par une paroi pleine 265 percée à sa périphérie de trous 113 de répartition des fumées humides introduites dans le couvercle 20 au dessus de la paroi inférieure 267 par l'orifice de retour de la vapeur du circuit extérieur. The heat generator of FIGS. 12 and 13 comprises a cover 20 having an additional solid lower wall 267 resistant to the pressure which is located in the enclosure 10 above the orifice 11 for the start of steam to the external circuit 110 and is located immediately under the steam return orifice of the external circuit in the cover 20. The additional wall 267 is thus provided to resist at least the pressure drop of the steam heating circuit. Furthermore, the grid 165 of the cover 20 according to the embodiment of FIG. 7 or of FIG. 10 is replaced by a solid wall 265 pierced at its periphery with holes 113 for distributing the humid fumes introduced into the cover 20 above the lower wall 267 through the return port of the steam from the external circuit.

Comme dans le cas du mode de réalisation de la figure 11, il est avantageux de disposer d'un circuit de regroupement des condensats y compris les condensats recueillis aux points bas des radiateurs du circuit extérieur, et une pompe 193' de recyclage des condensats permet de réintroduire dans une rampe 196 de pulvérisation du bain de l'enceinte 10 les condensats présents dans le fond des différentes enceintes. As in the case of the embodiment of FIG. 11, it is advantageous to have a condensate grouping circuit including the condensates collected at the low points of the radiators of the external circuit, and a pump 193 ′ for condensate recycling allows to reintroduce the condensates present in the bottom of the various enclosures into a spraying boom 196 for spraying the bath of the enclosure 10.

On décrira maintenant en référence aux figures 14 et 15, dans le cas d'un mode de réalisation d'un générateur de chaleur à pompe à vapeur incorporée au couvercle de l'enceinte 10 un générateur de vapeur selon l'invention permettant la production d'un fluide de chauffage liquide (figure 14) ou de vapeur basse pression (figure 15) destinée à un circuit extérieur, ce générateur pouvant fonctionner de façon entièrement autonome sans apport d'énergie d'un réseau électrique extérieur. A description will now be given with reference to FIGS. 14 and 15, in the case of an embodiment of a steam pump heat generator incorporated into the cover of the enclosure 10, a steam generator according to the invention allowing the production of '' a liquid heating fluid (Figure 14) or low pressure steam (Figure 15) intended for an external circuit, this generator being able to function entirely autonomously without energy input from an external electrical network.

Afin de recueillir la quantité d'énergie mécanique nécessaire, la pompe à vapeur 150 n'est dans ce cas pas pressurisée. Si le générateur doit fonctionner avec un fluide calogène constitue par de l'eau chaude (figure 14), la chambre de combustion 40 est seule pressurisée. En revanche, dans le cas où le générateur est destiné à produire un fluide calogène constitué par de la vapeur saturée, la chambre de combustion 40 et le bain 30 contenu dans l'enceinte 10 sont pressurisés (figure 15). In order to collect the amount of mechanical energy required, the steam pump 150 is in this case not pressurized. If the generator is to operate with a heat-generating fluid constituted by hot water (FIG. 14), the combustion chamber 40 is only pressurized. On the other hand, in the case where the generator is intended to produce a heat-generating fluid constituted by saturated steam, the combustion chamber 40 and the bath 30 contained in the enclosure 10 are pressurized (FIG. 15).

Le générateur de la figure 14 est assez analogue à celui de la figure 10, mais les moyens de mise en pression 170 sont disposés différemment. Ainsi, le compresseur 171 et le compresseur de démarrage auxiliaire éventuel 173 sont disposés sur le tronçon de conduite disposé entre la conduite flexible 154 et l'entrée 41 de l'air chaud et humide dans la zone de combustion 40. La turbine 172 est elle-même disposée sur le tronçon de conduite d'évacuation des fumées hors de la chambre de combustion 40, avant la réintroduction de ces fumées dans l'enceinte 10. Le compresseur 171 et la turbine 172 peuvent naturellement comme dans les exemples précédents être constitués par un turbo-compresseur de type utilisé dans les automobiles. Un échangeur 180 entre les fumées et l'air comburant est avantageusement disposé au voisinage du turbo-compresseur 170 pour réchauffer l'air comburant.Comme dans le cas du mode de réalisation de la figure 6, cet échangeur assure un échange de chaleur entre les fumées issues de la chambre de combustion 40 et l'air chaud et humide destiné à alimenter la chambre de combustion 40. The generator of Figure 14 is quite similar to that of Figure 10, but the pressurizing means 170 are arranged differently. Thus, the compressor 171 and the optional auxiliary starting compressor 173 are arranged on the section of pipe arranged between the flexible pipe 154 and the inlet 41 of the hot and humid air in the combustion zone 40. The turbine 172 is it even disposed on the section of pipe for evacuating the fumes from the combustion chamber 40, before the reintroduction of these fumes into the enclosure 10. The compressor 171 and the turbine 172 may naturally, as in the previous examples, be constituted by a type turbo-compressor used in automobiles. An exchanger 180 between the flue gases and the combustion air is advantageously arranged in the vicinity of the turbo-compressor 170 to heat the combustion air. As in the case of the embodiment of FIG. 6, this exchanger ensures a heat exchange between the fumes from the combustion chamber 40 and the hot and humid air intended to supply the combustion chamber 40.

Le générateur de la figure 14 comprend en outre un circuit 160, 162, 158 d'injection dans la chambre de combustion 40 de l'eau du bain 30 pour d'une part refroidir les produits de combustion à une température compatible avec la bonne tenue des matériaux et d'autre part recueillir l'énergie mécanique nécessaire à l'entraînement du compresseur 171. Ce circuit d'injection comprend une conduite 160, une pompe de recirculation 162 et une buse de pulvérisation 158. Par ailleurs, une soupape de sûreté 143 est installée au niveau de la chambre de combustion 40. The generator of FIG. 14 further comprises a circuit 160, 162, 158 for injecting bath water 30 into the combustion chamber 40 in order to cool the combustion products on the one hand to a temperature compatible with good performance. materials and on the other hand collect the mechanical energy necessary to drive the compressor 171. This injection circuit comprises a line 160, a recirculation pump 162 and a spray nozzle 158. Furthermore, a safety valve 143 is installed at the combustion chamber 40.

Un circuit supplémentaire et un robinet 199 de maintien du niveau constant dans la chambre de combustion 40 sont mis en oeuvre. Ce circuit de maintien de niveau constant dans la chambre de combustion peut également le cas échéant, avec l'ouverture d'un robinet renvoyer de l'eau de la chambre de combustion 40 vers le bain 30 de l'enceinte 10. Le départ 191 du circuit d'eau de chauffe prend naissance dans le fond de l'enceinte 10 comme dans le mode de réalisation de la figure 10, et une pompe 193 assure la recirculation de cette eau de chauffage qui est réintroduite après passage dans les radiateurs du circuit extérieur, dans la rampe 196 de pulvérisation du bain ou du système de type laveur-scrubber. An additional circuit and a valve 199 for maintaining the constant level in the combustion chamber 40 are used. This constant level maintenance circuit in the combustion chamber can also optionally, with the opening of a tap, return water from the combustion chamber 40 to the bath 30 of the enclosure 10. The start 191 of the heating water circuit begins in the bottom of the enclosure 10 as in the embodiment of FIG. 10, and a pump 193 ensures the recirculation of this heating water which is reintroduced after passage through the radiators of the circuit outside, in the spraying boom 196 of the bath or of the washer-scrubber type system.

Le mode de réalisation de la figure 15 est assez analogue à celui de la figure 12, mais les moyens de mise en pression sont mis en oeuvre de façon à pressuriser la chambre de combustion 40 et le bain 30 de l'enceinte 10, à l'exclusion de la pompe à vapeur 150 incorporée dans le couvercle 20. Dans ce cas, le compresseur 171 et le compresseur auxiliaire éventuel de démarrage 173 sont disposés entre la conduite flexible 154 et l'orifice 41 d'entrée d'air comburant dans la chambre de combustion 40. Ceci peut être réalisé d'une manière analogue au mode de réalisation de la figure 14. The embodiment of FIG. 15 is fairly similar to that of FIG. 12, but the pressurizing means are implemented so as to pressurize the combustion chamber 40 and the bath 30 of the enclosure 10, at l exclusion of the steam pump 150 incorporated in the cover 20. In this case, the compressor 171 and the optional auxiliary starting compressor 173 are disposed between the flexible line 154 and the orifice 41 for the entry of combustion air into the combustion chamber 40. This can be done in a manner analogous to the embodiment of FIG. 14.

Toutefois, la turbine 172 est elle-même disposée sur la conduite 110 de départ du circuit extérieur de vapeur basse pression, et les produits de combustion issus de la chambre de combustion 40 pénètrent librement par l'orifice 42 dans l'enceinte 10 comme dans le mode de réalisation de la figure 12, et ne sont pas canalisés par une conduite comme dans le cas du mode de réalisation de la figure 14.However, the turbine 172 is itself disposed on the line 110 for the start of the external low-pressure steam circuit, and the combustion products from the combustion chamber 40 freely penetrate through the orifice 42 in the enclosure 10 as in the embodiment of FIG. 12, and are not channeled by a pipe as in the case of the embodiment of FIG. 14.

Un échangeur 180 entre les fumées circulant dans la conduite de départ du circuit de vapeur basse pression prenant naissance au niveau de l'orifice 11 de l'enceinte 10, et l'air chaud et humide circulant dans la conduite souple 154 permet de réchauffer légèrement l'air chaud et humide avant son introduction dans la chambre de combustion 40, jouant le râle de surchauffeur comme le surchauffeur 180 de la figure 14. An exchanger 180 between the fumes circulating in the starting pipe of the low pressure steam circuit originating at the orifice 11 of the enclosure 10, and the hot and humid air circulating in the flexible pipe 154 makes it possible to heat slightly the hot and humid air before its introduction into the combustion chamber 40, acting as a superheater rail as the superheater 180 in FIG. 14.

Comme dans le cas du mode de réalisation de la figure 14, une soupape de sûreté 143 est mise en oeuvre au niveau de la chambre de combustion 40. As in the case of the embodiment of FIG. 14, a safety valve 143 is implemented at the level of the combustion chamber 40.

Le couvercle 20 est séparé de l'intérieur de l'enceinte 10 par une paroi 267 résistante à la pression, comme dans le cas du mode de réalisation de la figure 12. The cover 20 is separated from the interior of the enclosure 10 by a pressure-resistant wall 267, as in the case of the embodiment of FIG. 12.

Dans l'ensemble des modes de réalisation décrits, qui permettent d'obtenir à l'aide de générateurs de chaleur du type procédant par contact direct des températures de fonctionnement pour le fluide de chauffage plus élevées que dans les générateurs connus de ce type, il est garanti que, hormis dans la chambre de combustion, le domaine des températures de fonctionnement reste compatible avec l'utilisation de matériaux synthétiques. De la sorte, il est possible d'utiliser des matériaux plastiques -pour l'ensemble du process hormis la zone réservée à la combustion, c'est-à-dire aussi bien pour l'enceinte 10 à combustion submergée,que pour le couvercle 20 et la pompe à vapeur 50 ou 150. In all of the embodiments described, which make it possible to obtain, using heat generators of the type proceeding by direct contact, higher operating temperatures for the heating fluid than in known generators of this type, It is guaranteed that, apart from in the combustion chamber, the operating temperature range remains compatible with the use of synthetic materials. In this way, it is possible to use plastic materials - for the whole process except the zone reserved for combustion, that is to say both for the enclosure 10 with submerged combustion, as for the cover. 20 and the steam pump 50 or 150.

Des matériaux plus coûteux tels que des matériaux céramiques ne doivent plus être utilisés que dans les zones exposées aux plus hautes températures, c 'est-à-dire dans la chambre de combustion 40 proprement dite.More expensive materials such as ceramic materials should only be used in the areas exposed to the highest temperatures, that is to say in the combustion chamber 40 proper.

Diverses modifications peuvent être apportées à la présente invention. En particulier il est tout à fait possible, notamment dans le cas de la production d'eau chaude destinée à un circuit extérieur du type boucle d'eau de chauffage, d'étager les échanges et la présente invention peut s'appliquer à l'un ou l'autre des étages, par exemple l'étage condenseur qui constitue le dernier étage dans lequel revient l'eau de chauffage. Various modifications can be made to the present invention. In particular it is entirely possible, in particular in the case of the production of hot water intended for an external circuit of the heating water loop type, to stage the exchanges and the present invention can be applied to the one or other of the stages, for example the condenser stage which constitutes the last stage in which the heating water returns.

Claims

1. Heat generator for heating of high temperature fluid proceeding by direct contact, comprising a combustion chamber (40) opening out through an opening (42) in a closed enclosure (10) for heating a fluid where the exchanges take place. by direct contact, an orifice (41) for entering combustion air into the combustion chamber (40), a device for injecting a combustible fluid into the combustion chamber (40) and at least one orifice (11 ; 165) for evacuating the fumes from the heating enclosure (iO) containing a bath of liquid (30) or a washer-scrubber device (96; 196), characterized in that it also comprises a pump steam (50) constituted by a mass and heat exchanger connected between the orifice (11; 165) for evacuating the fumes from the heating enclosure (10) and the air inlet orifice (41) oxidizer in the combustion chamber (40), the steam pump (50) being provided with at least one inlet orifice (53; 153) fresh air, an orifice (56; 156) for the smoke outlet, a humid hot air outlet orifice connected to the combustion air inlet orifice (41) in the combustion chamber (40) and an inlet for saturated fumes connected to the orifice (11; 165) for evacuating the fumes from the heating enclosure (10), and in that the walls of the steam pump (50) are made of plastic.

2. Heat generator according to claim 1, characterized in that the enclosure (10) for heating comprises a removable cover.

3. Generator according to claim 1 or claim 2, characterized in that the steam pump (150) is constituted by a mass heat exchanger and membrane (166) permeable to water integrated in the cover (20) of the heating enclosure (10).

4. Generator according to claim 3, characterized in that the steam pump (150) integrated into the cover (20) of the enclosure (10) for heating comprises a solid upper wall (151) traversed at its central part by a conduit (156) for evacuating smoke and provided at its periphery with at least one air inlet orifice (153), a water-permeable membrane (166) arranged parallel to the solid upper wall (151), a grid (165) disposed parallel to the membrane (166) under the latter, constituting the underside of the cover (20) of the heating enclosure (10) and carrying a conical piece (167) for balancing the fluxes of smoke directed towards the inlet of the smoke evacuation duct (156), itself located at the level of said membrane (166) and a flue (168) originating in the space situated between the solid upper wall (151) and the membrane (166) and opening into a flexible pipe (154) connected to the orifice ( 41) inlet of combustion air into the combustion chamber (40).

5. Generator according to claim 4, characterized in that it further comprises a turbo-compressor (170) comprising a compressor (171) disposed on the pipe (169) for supplying fresh air to the steam pump (150 ) and a turbine (172) arranged on the pipe (156) for evacuating the smoke from the steam pump (150), in that the steam pump (150) comprises an additional external wall (200) resistant to pressure which is provided with a safety valve (201) and defines above the solid upper wall (151) an air distribution chamber into which opens the line (169) for supplying pressurized fresh air.

6. Generator according to claim 5, characterized in that it further comprises a starting or make-up motor or motor-compressor (173) disposed on the duct connected to the combustion air inlet orifice in the cover air distribution chamber (20).

7. Generator according to claim 1 or claim 2, characterized in that the steam pump (50) comprises a first enclosure (51) constituting a first washing tower traversed from bottom to top by the relatively dry and fresh air introduced by the fresh air inlet orifice (53), a second enclosure (52) constituting a second washing tower traversed from bottom to top by the hot and humid saturated fumes introduced by the exhaust orifice (11) fumes outside the heating enclosure (10), a first means (59) of connection between the bottom of the second enclosure (52) and the upper part of the first enclosure (51), and a second means (60) connecting the bottom of the first enclosure (52), the first and second connecting means (59, 60) being intended to reinject into a enclosure (51, 52) the condensates collected at the bottom of the other enclosure (52, 51).

8. Generator according to claim 7, characterized in that the first and second enclosures (51, 52) are placed in the same plane, in that the first and second connecting means are constituted by pipes (59, 60) provided circulation pumps (61, 62) and in that the bottoms of the two enclosures (51, 52) are connected by a balancing pipe (64) and cooperate with an overflow member (63).

9. Generator according to claim 7, characterized in that the first and second enclosures (51, 52) are superimposed, in that the first connecting means is constituted by at least one pipe (57) connecting the bottom of the enclosure upper (52) to the upper part of the lower enclosure (51), in that the second connecting means consists of a pipe (60) provided with a circulation pump (62) and in that a member overflow (63) is disposed at the lower part of the lower enclosure (51).

10. Generator according to any one of claims 7 to 9, characterized in that it further comprises a turbo-compressor (70) comprising a compressor (71) disposed between the steam pump (50) and the combustion chamber (40) upstream of the orifice (41) for entering combustion air into the combustion chamber (40) and a turbine (72) disposed between the heating chamber (iO) and the steam pump (50 ) downstream of the orifice (11) for evacuating the fumes from the heating enclosure (10).

11. Generator according to claim 10, characterized in that it further comprises a starting or make-up motor or motor-compressor (73) disposed on the duct connected to 11 orifice (41) of combustion air inlet in the combustion chamber (40).

12. Generator according to claim 10 or claim 11, characterized in that it further comprises a superheater exchanger (80) disposed on the humid air outlet pipe of the steam pump (50) and constituted by an exchanger between the fumes discharged through the orifice (11) for evacuating the fumes from the heating enclosure (10) and the humid air introduced into the orifice (41) for the entry of combustion air into the combustion (40).

13. Generator according to any one of claims 5 and 9 to 12, for the production of a liquid heating fluid intended for an external circuit, characterized in that the heating enclosure (10) comprises a washer-scrubber system , in that the flow (91; 191) of the heating liquid circuit begins at the bottom of the heating enclosure (10), in that the return (92; 192) of the heating liquid circuit ends at the upper part of the heating enclosure (10) at a predetermined level of recycling of the liquid and the condensates and in that purging means (163; 65, 63) are provided to maintain a substantially constant level of liquid in said enclosure (10).

14. Generator according to any one of claims 5 and 10 to 12, for the production of low pressure steam intended for an external circuit, characterized in that the heating enclosure (10) comprises a washer-scrubber system, in that that the start of the steam circuit begins at the orifice (11) for evacuating the fumes from the heating enclosure, in that the return of the steam circuit occurs at the orifice inlet of saturated fumes from the steam pump, in that it further comprises a condensate grouping circuit including the condensates collected at the low points of the radiators (112) of the external circuit, and in that it comprises a pump ( 93 '; 193') for recycling the condensates to the upper part of the heating enclosure (10) at a predetermined level of spraying the liquid or condensates into the heating enclosure and in that drain means (163 ; 65, 63) are provided to maintain an n substantially constant level of liquid in said enclosure (10).

15. Generator according to claim 5 and claim 14, characterized in that the cover (20) of the heating enclosure (10) further comprises a bottom solid wall (267) resistant to the pressure disposed between the orifice ( 11) steam outlet to the outside circuit and the return port of the steam from the outside circuit and in that the grid (165) is replaced by a solid wall (265) pierced with holes (113) for distributing the fumes wet.

16. Generator according to claim 13, operating independently without supply of external electrical energy, characterized in that it comprises means for pressurizing the only combustion chamber (40), and in that it comprises a circuit (158, 162) for injecting bath water from the heating chamber (10) into the combustion chamber (40), a circuit and a tap (199) for maintaining the constant level in the combustion chamber and a safety valve (143) mounted on the combustion chamber.

17. Generator according to claim 15, operating independently without supply of external electrical energy, characterized in that it comprises means for pressurizing both the combustion chamber (40) and the heating enclosure ( 10) and in that it comprises a safety valve (143) mounted on the combustion chamber.

18. Generator according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the walls of the steam pump (50, 150), the heating enclosure (10) and the cover (20) of the enclosure heating are made of plastic materials while the walls of the combustion chamber (40) exposed to high temperatures are made of ceramic materials.