FR3108163A1 - Method and Device for supplying a gaseous fuel boiler - Google Patents

Method and Device for supplying a gaseous fuel boiler Download PDF

Info

Publication number
FR3108163A1
FR3108163A1 FR2002368A FR2002368A FR3108163A1 FR 3108163 A1 FR3108163 A1 FR 3108163A1 FR 2002368 A FR2002368 A FR 2002368A FR 2002368 A FR2002368 A FR 2002368A FR 3108163 A1 FR3108163 A1 FR 3108163A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
conduit
natural gas
boiler
pressure
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR2002368A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR3108163B1 (en
Inventor
Bernard LAGET
Jean-Yves KNECHT
Laurence GRAND-CLEMENT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mairie De Chateauneuf
Persee
Syndicat Intercommunal D'energie Du Departement de la Loire
Syndicat Intercommunal D'energie Du Department de la Loire
Original Assignee
Mairie De Chateauneuf
Persee
Syndicat Intercommunal D'energie Du Departement de la Loire
Syndicat Intercommunal D'energie Du Department de la Loire
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mairie De Chateauneuf, Persee, Syndicat Intercommunal D'energie Du Departement de la Loire, Syndicat Intercommunal D'energie Du Department de la Loire filed Critical Mairie De Chateauneuf
Priority to FR2002368A priority Critical patent/FR3108163B1/en
Publication of FR3108163A1 publication Critical patent/FR3108163A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR3108163B1 publication Critical patent/FR3108163B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23KFEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/002Gaseous fuel
    • F23K5/007Details
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/002Regulating fuel supply using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/005Regulating fuel supply using electrical or electromechanical means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/20Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/242Pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/305Control of valves
    • F24H15/31Control of valves of valves having only one inlet port and one outlet port, e.g. flow rate regulating valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00Details
    • F24H9/20Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24H9/2007Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters
    • F24H9/2035Arrangement or mounting of control or safety devices for water heaters using fluid fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23KFEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2400/00Pretreatment and supply of gaseous fuel
    • F23K2400/20Supply line arrangements
    • F23K2400/201Control devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23KFEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2900/00Special features of, or arrangements for fuel supplies
    • F23K2900/05002Valves for gaseous fuel supply lines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23KFEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2900/00Special features of, or arrangements for fuel supplies
    • F23K2900/05004Mixing two or more fluid fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2225/00Measuring
    • F23N2225/04Measuring pressure
    • F23N2225/06Measuring pressure for determining flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2237/00Controlling
    • F23N2237/08Controlling two or more different types of fuel simultaneously
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2239/00Fuels
    • F23N2239/04Gaseous fuels
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H8/00Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Abstract

La présente invention porte sur un dispositif (1) pour réguler la proportion d’un mélange gazeux comprenant un gaz naturel incluant du méthane CH4 et de l’hydrogène H2 pour alimenter une chaudière à combustibles gazeux comprenant : un premier conduit (2) ayant une première extrémité (21) et une deuxième extrémité (22), ledit premier conduit (2) comprenant le gaz naturel comprenant CH4, un deuxième conduit (3) ayant une première extrémité (31) et une deuxième extrémité (32), ledit deuxième conduit (3) comprenant H2, ladite deuxième extrémité (32) du deuxième conduit (3) étant reliée à la deuxième extrémité (22) du premier conduit (2), un régulateur proportionnel 4) relié au premier conduit (2) pour mesurer une première pression P1 du gaz naturel et relié au deuxième conduit (3) pour mesurer une deuxième pression P2 du H2 et pour réguler le débit volumique de H2 dans le deuxième conduit (3) et une chaudière à combustible gazeux comprenant un brûleur et étant reliée à la deuxième extrémité (22) du premier conduit (2). L’invention porte également sur un procédé pour réguler la proportion d’un mélange gazeux comprenant un gaz naturel incluant du méthane CH4 et de l’hydrogène H2 pour alimenter une chaudière à combustibles gazeux. Figure 1The present invention relates to a device (1) for regulating the proportion of a gaseous mixture comprising natural gas including methane CH4 and hydrogen H2 for supplying a gaseous fuel boiler comprising: a first conduit (2) having a first end (21) and a second end (22), said first conduit (2) comprising natural gas comprising CH4, a second conduit (3) having a first end (31) and a second end (32), said second conduit (3) comprising H2, said second end (32) of the second conduit (3) being connected to the second end (22) of the first conduit (2), a proportional regulator 4) connected to the first conduit (2) to measure a first pressure P1 of the natural gas and connected to the second conduit (3) for measuring a second pressure P2 of the H2 and for regulating the volume flow rate of H2 in the second conduit (3) and a fuel boiler gas comprising a burner and being connected to the second end (22) of the first conduit (2). The invention also relates to a method for regulating the proportion of a gas mixture comprising a natural gas including methane CH4 and hydrogen H2 to feed a gaseous fuel boiler. Figure 1

Description

Procédé et Dispositif pour alimenter une chaudière à combustibles gazeuxMethod and device for supplying a gaseous fuel boiler

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour alimenter une chaudière à combustibles gazeux. La présente invention est particulièrement adaptée à un réseau de distribution de gaz urbain.The present invention relates to a method and a device for supplying a gaseous fuel boiler. The present invention is particularly suitable for an urban gas distribution network.

Le développement des sources d’énergie alternatives s’est accéléré ces dernières décennies dans le but de réduire les émissions de dioxyde de carbone CO2et la dépendance aux combustibles fossiles. Ces sources d’énergie alternatives comprennent notamment les cellules photovoltaïques et les éoliennes qui permettent de produire une énergie électrique sans aucune émission directe.The development of alternative energy sources has accelerated in recent decades with the aim of reducing carbon dioxide CO 2 emissions and dependence on fossil fuels. These alternative energy sources include photovoltaic cells and wind turbines, which produce electrical energy without any direct emissions.

Dans le domaine de l’énergie thermique, en particulier du chauffage, il est connu d’utiliser le gaz naturel, comprenant très majoritairement du méthane, pour alimenter une chaudière à combustibles gazeux. Ce type de chaudière est également utilisé à grande échelle, notamment dans une usine ou comme chauffage central dans les immeubles. Cependant, l’utilisation du gaz naturel implique la production de CO2.In the field of thermal energy, in particular heating, it is known to use natural gas, comprising the vast majority of methane, to supply a gaseous fuel boiler. This type of boiler is also used on a large scale, in particular in a factory or as central heating in buildings. However, the use of natural gas involves the production of CO 2 .

Pour diminuer les émissions de CO2, il est connu d’utiliser le biométhane comme source énergétique. Le biométhane est un gaz renouvelable produit à partir de déchets issus de l'industrie agro-alimentaire, de la restauration collective, de déchets agricoles et ménagers, ou encore de boues de stations d'épuration. Il peut être injecté dans le réseau de distribution de gaz naturel. Il peut notamment être utilisé dans un réseau de chauffage ou de production d'eau chaude urbain.To reduce CO 2 emissions, it is known to use biomethane as an energy source. Biomethane is a renewable gas produced from waste from the agro-food industry, collective catering, agricultural and household waste, or sludge from wastewater treatment plants. It can be injected into the natural gas distribution network. It can in particular be used in a heating or urban hot water production network.

Cependant, le biométhane ne permet pas à lui seul de diminuer significativement l’émission de dioxide de carbone. En effet, le biométhane est énergétiquement pauvre, nécessitant une consommation importante de ce gaz qui contient du carbone. De plus, les modes d’élaboration actuels incluent majoritairement des activités agricoles ou de transport génératrices de CO2.However, biomethane alone does not significantly reduce carbon dioxide emissions. Indeed, biomethane is energy poor, requiring a significant consumption of this gas which contains carbon. In addition, current production methods mainly include agricultural or transport activities that generate CO 2 .

Il subsiste donc un besoin de fournir un moyen permettant d’alimenter une chaudière à combustibles gazeux tout en réduisant les émissions de CO2, facilement adaptables à l’échelle industrielle et peu coûteux.There therefore remains a need to provide a means making it possible to supply a boiler with gaseous fuels while reducing CO 2 emissions, easily adaptable to an industrial scale and inexpensive.

La présente invention porte sur un dispositif pour réguler la proportion d’un mélange gazeux comprenant un gaz naturel incluant du méthane CH4et de l’hydrogène H2pour alimenter une chaudière à combustibles gazeux comprenant:The present invention relates to a device for regulating the proportion of a gas mixture comprising a natural gas including methane CH 4 and hydrogen H 2 to supply a gaseous fuel boiler comprising:

  • un premier conduit ayant une première extrémité et une deuxième extrémité, ledit premier conduit comprenant le gaz naturel comprenant CH4,a first conduit having a first end and a second end, said first conduit comprising the natural gas comprising CH 4 ,
  • un deuxième conduit ayant une première extrémité et une deuxième extrémité, ledit deuxième conduit comprenant H2, ladite deuxième extrémité du deuxième conduit étant reliée à la deuxième extrémité du premier conduit,a second conduit having a first end and a second end, said second conduit comprising H 2 , said second end of the second conduit being connected to the second end of the first conduit,
  • un régulateur proportionnel relié au premier conduit pour mesurer une première pression P1du gaz naturel et relié au deuxième conduit pour mesurer une deuxième pression P2du H2et pour réguler le débit volumique de H2dans le deuxième conduit eta proportional regulator connected to the first conduit to measure a first pressure P 1 of the natural gas and connected to the second conduit to measure a second pressure P 2 of the H 2 and to regulate the volume flow rate of H 2 in the second conduit and
  • une chaudière à combustible gazeux comprenant un brûleur et étant reliée à la deuxième extrémité du premier conduit.a gaseous fuel boiler comprising a burner and being connected to the second end of the first conduit.

Sans vouloir être lié par une théorie, il semble que le dispositif selon l’invention permet de réduire significativement les émissions de CO2de par l’ajout de dihydrogène dans le mélange gazeux. En outre, le dispositif selon l’invention permet de réguler aisément la proportion de H2 dans le mélange gazeux. Enfin, le dispositif selon l’invention est peu coûteux et est facile à mettre en œuvre à l’échelle industrielle.Without wishing to be bound by a theory, it seems that the device according to the invention makes it possible to significantly reduce CO 2 emissions by adding dihydrogen to the gaseous mixture. In addition, the device according to the invention makes it possible to easily regulate the proportion of H2 in the gas mixture. Finally, the device according to the invention is inexpensive and is easy to implement on an industrial scale.

Dans une forme de réalisation, le régulateur proportionnel est un régulateur pneumatique.In one embodiment, the proportional regulator is a pneumatic regulator.

Dans une forme de réalisation, les premières extrémités des premier et deuxième conduits comprennent, indépendamment l’un de l’autre, au moins une vanne. Dans ce mode de réalisation, les débits volumiques de H2et du gaz naturel peuvent être aisément réguler.In one embodiment, the first ends of the first and second conduits comprise, independently of each other, at least one valve. In this embodiment, the volume flow rates of H 2 and natural gas can easily be regulated.

Dans une forme de réalisation, le premier conduit comprend un bloc gaz du brûleur de la chaudière. Dans ce mode de réalisation, le bloc de gaz du brûleur permet de contrôler l’alimentation en gaz naturel du brûleur de la chaudière. Le bloc gaz est par exemple une électrovanne à ouverture et fermeture rapide. En cas de défaut sur la chaudière, le bloc gaz permet de couper l’alimentation d’arrivée de gaz naturel.In one embodiment, the first conduit comprises a gas block of the burner of the boiler. In this embodiment, the burner gas block is used to control the natural gas supply to the boiler burner. The gas unit is for example a quick-opening and closing solenoid valve. In the event of a fault on the boiler, the gas block allows the natural gas supply to be cut off.

Dans une forme de réalisation, le deuxième conduit comprend une électrovanne. Dans ce mode de réalisation, l’électrovanne permet de contrôler l’alimentation en H2.In one embodiment, the second conduit includes a solenoid valve. In this embodiment, the solenoid valve makes it possible to control the supply of H 2 .

Par exemple, l’électrovanne est reliée à un moyen de commande. Dans ce mode de réalisation, le moyen de commande agit sur l’électrovanne.For example, the solenoid valve is connected to a control means. In this embodiment, the control means acts on the solenoid valve.

Dans un mode de réalisation, le deuxième conduit comprend une vanne de régulation mécanique avec laquelle le régulateur proportionnel régule le débit volumique de H2.In one embodiment, the second conduit comprises a mechanical regulating valve with which the proportional regulator regulates the volume flow of H 2 .

Dans un mode de réalisation, les premier et deuxième conduits comprennent un clapet anti-retour. Dans un mode de réalisation, la chaudière est une chaudière à condensation.In one embodiment, the first and second conduits include a check valve. In one embodiment, the boiler is a condensing boiler.

L’invention porte également sur un procédé pour réguler la proportion d’un mélange gazeux comprenant un gaz naturel incluant du méthane CH4et de l’hydrogène H2pour alimenter une chaudière à combustibles gazeux avec le dispositif selon l’invention comprenant:The invention also relates to a method for regulating the proportion of a gaseous mixture comprising a natural gas including methane CH 4 and hydrogen H 2 to supply a gaseous fuel boiler with the device according to the invention comprising:

  1. La provision de gaz naturel incluant le méthane CH4dans un premier conduit et la provision d’hydrogène dans un deuxième conduit,The supply of natural gas including methane CH 4 in a first pipe and the supply of hydrogen in a second pipe,
  2. La mesure d’une première pression P1du gaz naturel et d’une deuxième pression P2du H2par le biais d’un régulateur proportionnel,The measurement of a first pressure P 1 of the natural gas and of a second pressure P 2 of the H 2 by means of a proportional regulator,
  3. La régulation du débit volumique de H2avec le régulateur proportionel agissant sur une vanne de régulation mécanique présente dans le deuxième conduit.The regulation of the volume flow of H 2 with the proportional regulator acting on a mechanical regulation valve present in the second pipe.

Le procédé selon l’invention permet de mélanger facilement H2et le gaz naturel. Contrairement aux régulateurs de l’art antérieur, le régulateur proportionnel selon l’invention permet de mesurer deux pressions, P1et P2, et de réguler directement le débit d’hydrogène dans le deuxième conduit en fonction des pressions P1et P2mesurées. En effet, la pression étant proportionnelle au débit volumique, le régulateur peut aisément convertir une valeur en pression en débit volumique et vice versa.The process according to the invention makes it possible to easily mix H 2 and natural gas. Unlike the regulators of the prior art, the proportional regulator according to the invention makes it possible to measure two pressures, P 1 and P 2 , and to directly regulate the flow of hydrogen in the second conduit according to the pressures P 1 and P 2 measured. Indeed, the pressure being proportional to the volume flow, the controller can easily convert a pressure value into a volume flow and vice versa.

Par exemple, H2peut être produit par électrolyse d’eau en présence de d’énergie électrique.For example, H 2 can be produced by electrolysis of water in the presence of electrical energy.

Dans une forme de réalisation, avant l’étape A), dans une étape de sélection, les pressions P1et P2sont sélectionnées.In one embodiment, before step A), in a selection step, the pressures P 1 and P 2 are selected.

Dans une forme de réalisation, à l’étape A), le pourcentage d’H2dans le mélange gazeux est compris entre 1 et 70% en mole. Dans ce mode de réalisation, il semble que les teneurs en hydrogène permettent de diminuer significativement les émissions de CO2tout en maintenant de bonnes performances pour alimenter la chaudière à combustibles gazeux.In one embodiment, in step A), the percentage of H 2 in the gas mixture is between 1 and 70 mol%. In this embodiment, it seems that the hydrogen contents make it possible to significantly reduce CO 2 emissions while maintaining good performance for supplying the gaseous fuel boiler.

Dans une forme de réalisation, à l’étape A), le pourcentage de gaz naturel dans le mélange gazeux est compris entre 30 et 99% en mole.In one embodiment, in step A), the percentage of natural gas in the gas mixture is between 30 and 99 mol%.

Dans une forme de réalisation, à l’étape A), le gaz naturel comprend en outre au moins un élément choisi parmi: un alcane différent du méthane, du dioxyde de carbone, de l’azote, du sulfure d’hydrogène et de l’hélium. Par exemple, l’alcane différent du méthane est choisi parmi: le propane ou le butane.In one embodiment, in step A), the natural gas further comprises at least one element chosen from: an alkane other than methane, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen sulphide and 'helium. For example, the alkane different from methane is chosen from: propane or butane.

Dans une forme de réalisation, à l’étape A), la première pression P1du gaz naturel est comprise entre 1 et 50millibars, de préférence 10 et 30millibars et par exemple d’environ 20 millibars.In one embodiment, in step A), the first pressure P 1 of the natural gas is between 1 and 50 millibars, preferably 10 and 30 millibars and for example around 20 millibars.

Dans une forme de réalisation, à l’étape A), la deuxième pression P2est comprise entre 1 et 50millibars, de préférence 10 et 30millibars et par exemple d’environ 20 ou 22 millibars.In one embodiment, in step A), the second pressure P 2 is between 1 and 50 millibars, preferably 10 and 30 millibars and for example around 20 or 22 millibars.

Dans une forme de réalisation, à l’étape B), les mesures de P1et P2sont réalisées de manière périodique ou continue.In one embodiment, in step B), the measurements of P 1 and P 2 are carried out periodically or continuously.

Dans une forme de réalisation, à l’étape C), lorsque P1et/ou P2est(sont) en-dessous ou au-dessus d’une valeur seuil de pression, le régulateur proportionnel agit sur la vanne de régulation mécanique pour réguler le débit volumique de H2dans le deuxième conduit.In one embodiment, in step C), when P 1 and/or P 2 is (are) below or above a pressure threshold value, the proportional regulator acts on the mechanical regulating valve to regulate the volume flow of H 2 in the second conduit.

Dans une forme de réalisation, lorsque le brûleur de la chaudière s’arrête, un moyen de commande agit sur une électrovanne présente dans le deuxième conduit pour bloquer la provision de H2et un bloc gaz du brûleur de ma chaudière bloque la provision de gaz naturel. Par exemple, le brûleur de la chaudière peut s’arrêter lorsqu’un défaut apparait dans la chaudière. Dans ce cas, la vanne de régulation mécanique du débit en H2se ferme, P2devant nulle.In one embodiment, when the burner of the boiler stops, a control means acts on a solenoid valve present in the second pipe to block the supply of H 2 and a gas block of the burner of my boiler blocks the supply of gas natural. For example, the boiler burner can shut down when a fault occurs in the boiler. In this case, the mechanical regulation valve of the flow in H 2 closes, P 2 before zero.

D’autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels:Other aspects, objects, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings. on which ones:

illustre un schéma d’un exemple de dispositif selon l’invention. illustrates a diagram of an example of a device according to the invention.

La Figure 1 illustre un dispositif 1 comprenantun premier conduit 2 ayant une première extrémité 21 et une deuxième extrémité 22, ledit premier conduit 2 comprenant le gaz naturel incluant par exemple majoritairement du CH4et minoritairement de l’azote. Le dispositif 1 comprend également un deuxième conduit 3 ayant une première extrémité 31 et une deuxième extrémité 32, ledit deuxième conduit 32 comprenant H2. La deuxième extrémité 32 du deuxième conduit 3 est reliée à la deuxième extrémité 22 du premier conduit 2.Figure 1 illustrates a device 1 comprising a first conduit 2 having a first end 21 and a second end 22, said first conduit 2 comprising natural gas including for example predominantly CH 4 and a minority of nitrogen. Device 1 also comprises a second conduit 3 having a first end 31 and a second end 32, said second conduit 32 comprising H 2 . The second end 32 of the second conduit 3 is connected to the second end 22 of the first conduit 2.

Le mélange de gaz peut s’effectuer au niveau de la deuxième extrémité 22 du premier conduit 2 de sorte à alimenter une chaudière à combustible gazeux (non représentée) comprenant un brûleur (non représenté).The gas mixture can take place at the level of the second end 22 of the first conduit 2 so as to supply a gaseous fuel boiler (not shown) comprising a burner (not shown).

Dans cet exemple, un régulateur proportionnel pneumatique 4 est relié au premier conduit 2 pour mesurer une première pression P1du gaz naturel et relié au deuxième conduit 3 pour mesurer une deuxième pression P2du H2et pour réguler le débit volumique de H2dans le deuxième conduit 3.In this example, a pneumatic proportional regulator 4 is connected to the first conduit 2 to measure a first pressure P 1 of the natural gas and connected to the second conduit 3 to measure a second pressure P 2 of the H 2 and to regulate the volume flow rate of H 2 in the second conduit 3.

Par ailleurs, le premier conduit 2 peut comprendre un bloc gaz du brûleur 23 de la chaudière qui permet de contrôler l’alimentation en gaz naturel. Par exemple, le bloc de gaz est situé au niveau de la première extrémité 21 du premier conduit 2.Furthermore, the first duct 2 may comprise a gas block for the burner 23 of the boiler which makes it possible to control the supply of natural gas. For example, the gas block is located at the level of the first end 21 of the first pipe 2.

Le deuxième conduit 3 peut comprendre une électrovanne 33 qui permet de contrôler l’alimentation en H2. Dans cet exemple, l’électrovanne est reliée à un moyen de commande (non représenté) qui contrôle l’électrovanne 33.The second pipe 3 can comprise a solenoid valve 33 which makes it possible to control the supply of H 2 . In this example, the solenoid valve is connected to a control means (not shown) which controls the solenoid valve 33.

Le deuxième conduit 3 peut également comprendre une vanne de régulation mécanique 34 avec laquelle le régulateur proportionnel 4 régule le débit volumique de H2.The second pipe 3 can also comprise a mechanical regulating valve 34 with which the proportional regulator 4 regulates the volume flow rate of H 2 .

Le dispositif peut également comprendre des clapets anti-retour 24, 35 situés dans les premier et deuxième conduits 2, 3. Les clapets anti-retour permettent la circulation des gaz dans un sens et bloque la circulation des gaz dans le sens opposé.The device may also include non-return valves 24, 35 located in the first and second ducts 2, 3. The non-return valves allow the circulation of gases in one direction and block the circulation of gases in the opposite direction.

Avec le dispositif selon l’invention, il est possible de sélectionner des valeurs seuils de pressions P1et P2que la concentration molaire de H2dans le mélange soit par exemple d’environ 37% en volume. Par exemple, la valeur seuil de P1est de 18 Millibars et la valeur seuil de P2est de 20 Millibars.With the device according to the invention, it is possible to select pressure threshold values P 1 and P 2 such that the molar concentration of H 2 in the mixture is for example approximately 37% by volume. For example, the threshold value of P 1 is 18 Millibars and the threshold value of P 2 is 20 Millibars.

Dans une étape A), le premier conduit 2 est alimenté en gaz naturel et le deuxième conduit 3 est alimenté en H2.In a step A), the first conduit 2 is supplied with natural gas and the second conduit 3 is supplied with H 2 .

Dans une étape B), des mesures périodiques de P1et P2sont réalisées par le biais du régulateur proportionnel 4. Par exemple, la mesure est réalisée toutes les heures.In a step B), periodic measurements of P 1 and P 2 are carried out by means of the proportional regulator 4. For example, the measurement is carried out every hour.

Dans une étape C), par exemple, lorsque P1et/ou P2est(sont) en-dessous ou au-dessus de la valeur seuil telle que prédéfinie ci-dessus, le régulateur proportionnel 4 agit sur la vanne de régulation mécanique 34 pour réguler le débit volumique de H2dans le deuxième conduit.In a step C), for example, when P 1 and/or P 2 is (are) below or above the threshold value as predefined above, the proportional regulator 4 acts on the mechanical regulation valve 34 to regulate the volume flow of H 2 in the second conduit.

Par exemple, lorsque P1est au-dessus de la valeur seuil, le régulateur 4 agit sur la vanne de régulation mécanique 34 pour augmenter le débit volumique de H2, augmenter P2et ainsi pour augmenter le pourcentage molaire de H2dans le mélange gazeux.For example, when P 1 is above the threshold value, the regulator 4 acts on the mechanical regulation valve 34 to increase the volume flow rate of H 2 , increase P 2 and thus to increase the molar percentage of H 2 in the gas mixture.

Par exemple, lorsque P2est au-dessus de la valeur seuil, le régulateur 4 agit sur la vanne de régulation mécanique 34 pour diminuer le débit volumique de H2, diminuer P1et ainsi pour diminuer le pourcentage molaire de H2dans le mélange gazeux.For example, when P 2 is above the threshold value, the regulator 4 acts on the mechanical regulation valve 34 to decrease the volume flow rate of H 2 , decrease P 1 and thus to decrease the molar percentage of H 2 in the gas mixture.

Le dispositif et le procédé selon l’invention permettent d’optimiser la régulation de la proportion du mélange gazeux comprenant H2et un gaz naturel comprenant au moins CH4. Le dispositif et le procédé selon l’invention sont faciles à mettre en œuvre à granche échelle, notamment pour un réseau de distribution de gaz urbain. Enfin, ils permettent de réduire significatement les émissions de CO2.The device and the method according to the invention make it possible to optimize the regulation of the proportion of the gaseous mixture comprising H 2 and a natural gas comprising at least CH 4 . The device and the method according to the invention are easy to implement on a large scale, in particular for an urban gas distribution network. Finally, they significantly reduce CO 2 emissions.

Claims (20)

Dispositif (1) pour réguler la proportion d’un mélange gazeux comprenant un gaz naturel incluant du méthane CH4et de l’hydrogène H2pour alimenter une chaudière à combustibles gazeux comprenant:
  • un premier conduit (2) ayant une première extrémité (21) et une deuxième extrémité (22), ledit premier conduit (2) comprenant le gaz naturel comprenant CH4,
  • un deuxième conduit (3) ayant une première extrémité (31) et une deuxième extrémité (32), ledit deuxième conduit (3) comprenant H2, ladite deuxième extrémité (32) du deuxième conduit (3) étant reliée à la deuxième extrémité (22) du premier conduit (2),
  • un régulateur proportionnel 4) relié au premier conduit (2) pour mesurer une première pression P1du gaz naturel et relié au deuxième conduit (3) pour mesurer une deuxième pression P2du H2et pour réguler le débit volumique de H2dans le deuxième conduit (3) et
  • une chaudière à combustible gazeux comprenant un brûleur et étant reliée à la deuxième extrémité (22) du premier conduit (2).
Device (1) for regulating the proportion of a gas mixture comprising a natural gas including methane CH4and hydrogen H2for supplying a gaseous fuel boiler comprising:
  • a first conduit (2) having a first end (21) and a second end (22), said first conduit (2) comprising natural gas comprising CH 4 ,
  • a second conduit (3) having a first end (31) and a second end (32), said second conduit (3) comprising H 2 , said second end (32) of the second conduit (3) being connected to the second end ( 22) of the first duct (2),
  • a proportional regulator 4) connected to the first conduit (2) to measure a first pressure P 1 of the natural gas and connected to the second conduit (3) to measure a second pressure P 2 of the H 2 and to regulate the volume flow rate of H 2 in the second pipe (3) and
  • a gaseous fuel boiler comprising a burner and being connected to the second end (22) of the first conduit (2).
Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le régulateur proportionnel (4) est un régulateur pneumatique.Device according to Claim 1, in which the proportional regulator (4) is a pneumatic regulator. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les premières extrémités (21, 31) des premier (2) et deuxième (3) conduits comprennent, indépendamment l’un de l’autre, au moins une vanne.Device according to Claim 1 or 2, in which the first ends (21, 31) of the first (2) and second (3) ducts comprise, independently of each other, at least one valve. Dispositif selon la revendication 3, le premier conduit (2) comprend un bloc gaz (23) du brûleur de la chaudière.Device according to claim 3, the first pipe (2) comprises a gas unit (23) of the burner of the boiler. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, le deuxième conduit (3) comprend une électrovanne (33).Device according to claim 3 or 4, the second conduit (3) comprises a solenoid valve (33). Dispositif selon la revendication 5, dans lequel l’électrovanne (33) est reliée à un moyen de commande.Device according to Claim 5, in which the solenoid valve (33) is connected to a control means. Dispositif selon au moins l’une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel le deuxième conduit (3) comprend une vanne de régulation mécanique (34) avec laquelle le régulateur proportionnel (4) régule le débit volumique de H2.Device according to at least one of Claims 3 to 6, in which the second conduit (3) comprises a mechanical regulating valve (34) with which the proportional controller (4) regulates the volume flow of H 2 . Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les premier (2) et deuxième (3) conduits comprennent un clapet anti-retour (24, 35).Device according to any one of Claims 1 to 7, in which the first (2) and second (3) conduits comprise a non-return valve (24, 35). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la chaudière est une chaudière à condensation.Device according to any one of claims 1 to 8, in which the boiler is a condensing boiler. Procédé pour réguler la proportion d’un mélange gazeux comprenant un gaz naturel incluant du méthane CH4et de l’hydrogène H2pour alimenter une chaudière à combustibles gazeux avec le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 comprenant:
  1. La provision de gaz naturel incluant le méthane CH4dans un premier conduit (2) et la provision d’hydrogène dans un deuxième conduit (3),
  2. La mesure d’une première pression P1du gaz naturel et d’une deuxième pression P2du H2par le biais d’un régulateur proportionnel (4),
  3. La régulation du débit volumique de H2avec le régulateur proportionel (4) agissant sur une vanne de régulation mécanique (34) présente dans le deuxième conduit (3).
Method for regulating the proportion of a gas mixture comprising a natural gas including methane CH4and hydrogen H2for supplying a gaseous fuel boiler with the device according to any one of claims 1 to 8 comprising:
  1. The supply of natural gas including methane CH 4 in a first pipe (2) and the supply of hydrogen in a second pipe (3),
  2. The measurement of a first pressure P 1 of the natural gas and of a second pressure P 2 of the H 2 by means of a proportional regulator (4),
  3. The regulation of the volume flow of H 2 with the proportional regulator (4) acting on a mechanical regulation valve (34) present in the second pipe (3).
Procédé selon la revendication 10, dans lequel avant l’étape A), dans une étape de sélection, des valeurs seuils des pressions P1et P2sont sélectionnées.Method according to Claim 10, in which before step A), in a selection step, threshold values of the pressures P 1 and P 2 are selected. Procédé selon la revendication 10 ou 11, dans lequel à l’étape A), le pourcentage d’H2dans le mélange gazeux est compris entre 1 et 70% en mole.Process according to Claim 10 or 11, in which in stage A), the percentage of H 2 in the gaseous mixture is between 1 and 70% in mole. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel à l’étape A), le pourcentage de gaz naturel dans le mélange gazeux est compris entre 30 et 99% en mole.Process according to any one of Claims 10 to 12, in which in stage A), the percentage of natural gas in the gaseous mixture is between 30 and 99% in mole. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel à l’étape A), le gaz naturel comprend en outre au moins un élément choisi parmi: un alcane différent du méthane, du dioxyde de carbone, de l’azote, du sulfure d’hydrogène et de l’hélium.Process according to any one of Claims 10 to 13, in which in step A), the natural gas also comprises at least one element chosen from: an alkane other than methane, carbon dioxide, nitrogen, hydrogen sulfide and helium. Procédé selon la revendication 14, dans lequel l’alcane différent du méthane est choisi parmi: le propane ou butane.Process according to Claim 14, in which the alkane other than methane is chosen from: propane or butane. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 15, dans lequel à l’étape A), la première pression P1du gaz naturel est 1 et 50milibars.Process according to any one of Claims 10 to 15, in which in step A), the first pressure P 1 of the natural gas is 1 and 50 milibars. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 16, dans lequel à l’étape A), la deuxième pression P2est comprise entre 1 et 50milibars.Process according to any one of Claims 10 to 16, in which in step A), the second pressure P 2 is between 1 and 50 millibars. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 17, dans lequel à l’étape B), les mesures de P1et P2sont réalisées de manière périodique ou continue.Method according to any one of Claims 10 to 17, in which in step B), the measurements of P 1 and P 2 are carried out periodically or continuously. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 18, dans lequel à l’étape C), lorsque P1et/ou P2est(sont) en-dessous ou au-dessus d’une valeur seuil de pression, le régulateur proportionnel (4) agit sur la vanne de régulation mécanique (34) pour réguler le débit volumique de H2dans le deuxième conduit (31).Method according to any one of Claims 10 to 18, in which in step C), when P 1 and/or P 2 is (are) below or above a pressure threshold value, the regulator proportional (4) acts on the mechanical control valve (34) to regulate the volume flow of H 2 in the second conduit (31). Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 19, lorsque le brûleur de la chaudière s’arrête, un moyen de commande agit sur une électrovanne (33) présente dans le deuxième conduit (3) pour bloquer la provision de H2et un bloc gaz (23) du brûleur de la chaudière bloque la provision de gaz naturel.Method according to any one of claims 10 to 19, when the burner of the boiler stops, a control means acts on a solenoid valve (33) present in the second conduit (3) to block the supply of H 2 and a gas block (23) of the boiler burner blocks the supply of natural gas.
FR2002368A 2020-03-10 2020-03-10 Method and device for supplying a gaseous fuel boiler Active FR3108163B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2002368A FR3108163B1 (en) 2020-03-10 2020-03-10 Method and device for supplying a gaseous fuel boiler

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2002368 2020-03-10
FR2002368A FR3108163B1 (en) 2020-03-10 2020-03-10 Method and device for supplying a gaseous fuel boiler

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3108163A1 true FR3108163A1 (en) 2021-09-17
FR3108163B1 FR3108163B1 (en) 2022-03-25

Family

ID=70228353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR2002368A Active FR3108163B1 (en) 2020-03-10 2020-03-10 Method and device for supplying a gaseous fuel boiler

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3108163B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114234182A (en) * 2021-12-22 2022-03-25 佛山市科达机电有限公司 Energy-saving ceramic roller kiln and combustion method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150012845A (en) * 2013-07-26 2015-02-04 황준호 Gas mixture of hydrogen fuel boiler combustion system
WO2017196174A1 (en) * 2016-05-12 2017-11-16 Tieluk B.V. Gas mixer, hot water installation and method for producing a gas mixture
WO2020120699A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-18 Bulane Energy and environmental optimisation of a facility comprising at least one combustion apparatus with burner

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150012845A (en) * 2013-07-26 2015-02-04 황준호 Gas mixture of hydrogen fuel boiler combustion system
WO2017196174A1 (en) * 2016-05-12 2017-11-16 Tieluk B.V. Gas mixer, hot water installation and method for producing a gas mixture
WO2020120699A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-18 Bulane Energy and environmental optimisation of a facility comprising at least one combustion apparatus with burner

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114234182A (en) * 2021-12-22 2022-03-25 佛山市科达机电有限公司 Energy-saving ceramic roller kiln and combustion method
CN114234182B (en) * 2021-12-22 2024-01-30 佛山市科达机电有限公司 Energy-saving ceramic roller kiln and combustion method

Also Published As

Publication number Publication date
FR3108163B1 (en) 2022-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110225976A1 (en) Wobbe control and enhanced operability through in-line fuel reforming
FR2965586A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR STARTING GAS TURBINE
FR3108163A1 (en) Method and Device for supplying a gaseous fuel boiler
CN110700945B (en) Gas turbine fuel gas inlet adjusting system and method with parameter combustion gas injection and heat value adjusting functions
JP2012041926A (en) Method, apparatus and system for delivery of wide range of turbine fuels for combustion
WO2013182799A1 (en) Method of regulating a plant comprising cogenerating installations and thermodynamic systems intended for air conditioning and/or heating
FR2971301A1 (en) SYSTEM FOR GENERATING ELECTRICITY AND METHODS FOR MONITORING THE OPERATION THEREOF
FR2781039A1 (en) PROCESS FOR COMBUSTING FUEL WITH OXYGEN-RICH FUEL
EP2545256B1 (en) Electricity generation method using a gas/air separation unit and a combustion unit
EP1022514A1 (en) Method and device for controlling the gaseous fuel flow
KR20130132827A (en) Control system and method for power plant
FR2921461A1 (en) Gas e.g. combustible gas, rate regulating device for e.g. gas-fired boiler, has sensor with pressure tap connected to chamber for determining gas rate in pipe, and valve placed in upstream of another tap to interrupt gas in another pipe
FR2961261A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR STARTING OR STOPPING A GAS TURBINE
Sun et al. Techno-economic optimization of a fuel cell with nanomaterial structure membrane for electricity and heating production
CN211038839U (en) Regulating system for fuel gas inlet of gas turbine
JP4059342B2 (en) Gas fuel supply mechanism
FR2918656A1 (en) METHOD OF CONTROLLING THE FLOW OF COMBUSTIBLE GAS DURING THE STARTING PHASE OF A REFORMING OVEN.
JP2017008800A (en) Biomass utilization engine and power generating system
JP2011089070A (en) Gasification power generation system
WO2023209188A1 (en) System for measuring and transmitting a variable dihydrogen content in order to optimize the combustion of a natural gas stream
Linkevics et al. Possibility of thermal energy storage system implementation at CHP plant
EP3988198B1 (en) Device and process for adjusting the equipment of a facility for producing biomethane
JP5308307B2 (en) Gasification power generation system
JP4545289B2 (en) Fuel supply facility for gas turbine and supply method using the same
WO2011010069A1 (en) Reforming method, and energy conversion machine including reforming device

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20210917

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5