FR3120399A1 - Procédé et dispositif de traitement du combustible gaz naturel ou fioul d’une chaudière ou d’un moteur thermique - Google Patents

Procédé et dispositif de traitement du combustible gaz naturel ou fioul d’une chaudière ou d’un moteur thermique Download PDF

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Abstract

L’invention concerne un dispositif de traitement d’un combustible gaz naturel ou fioul d’une chaudière ou d’un moteur industriel, ledit dispositif comportant une tubulure d’entrée (20) du combustible, une tubulure de sortie (22), une réserve en dioxygène de manière à injecter du dioxygène dans le combustible de sorte à former un mélange combustible-comburant, un corps central (4), situé entre la tubulure d’entrée et la tubulure de sortie, comportant une conduite (3), avantageusement cylindrique à paroi métallique, s’étendant longitudinalement et possédant un axe de symétrie linéaire x’x, transportant le mélange combustible-comburant jusqu’à la tubulure de sortie, caractérisé en ce qu’il comprend en outre des perturbateurs d’écoulement fluidique (2), disposés dans la conduite (3), perturbant l’écoulement du mélange combustible-comburant pour former, sur au moins une portion de la conduite (3), un parcours sinusoïdal du mélange combustible-comburant et au moins deux aimants permanents (1) fixés dans la susdite conduite (3), les deux aimants étant disposés en série suivant l’écoulement du mélange combustible-comburant. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3

Description

Procédé et dispositif de traitement du combustible gaz naturel ou fioul d’une chaudière ou d’un moteur thermique
Domaine technique.
L’invention a pour objet un dispositif de traitement du combustible gaz naturel ou fioul d’une chaudière. Elle concerne également une chaudière équipée d’un tel dispositif ainsi qu’un procédé de traitement du combustible gaz naturel ou fioul d’une chaudière.
L'invention se rapporte au domaine des chaudières et moteurs thermiques, à savoir des appareils, quelle que soient leur dimension et leur puissance (chaudières dites de type individuel ou de type industriel), permettant de transférer en continu de l'énergie thermique à un fluide caloporteur, le plus généralement de l'eau.
Les chaudières considérées dans le cadre de la présente invention fonctionnent avantageusement avec un combustible gaz naturel ou fioul car ces deux types de combustibles sont ceux le plus communément utilisés à l’heure actuelle mais on peut envisager un autre fluide combustible tels que par exemple le gaz de pétrole liquéfié (GPL), le Gaz Naturel Liquéfié (GNL), biométhane ou encore une autre nature d’hydrocarbure et biocarburant. Ainsi, la présente invention s’applique quel que soit la nature du combustible et n’est donc pas limitée à ce dernier. De la même manière, le combustible peut être liquide ou gazeux de sorte qu’on le désigne par l’expression de « fluide combustible ».
Etat de la technique.
Dans un souci de maitrise de la consommation énergétique, le contrôle et l’optimisation de la combustion des chaudières et moteurs suralimentés sont aujourd’hui une priorité afin d’atteindre plusieurs objectifs, à savoir augmenter le rendement de la combustion, régler les problèmes de stabilisation de la flamme, éviter l’apparition d’instabilités de combustion et réduire l’émission des gaz polluants.
A l’heure actuelle, il existe deux grands axes dans le contrôle de l’écoulement des combustibles et comburants, à savoir le contrôle passif et le contrôle actif :
- le contrôle passif consiste à modifier la géométrie ou le dimensionnement du brûleur affectant la dynamique de l’écoulement pour contrôler la combustion et pour les moteurs thermiques avec préchambre ou injection directe ;
- le contrôle actif consiste en un apport d’énergie externe à travers des actionneurs tout en conservant la géométrie du brûleur.
Il est connu pour améliorer le rendement d’une chaudière d’injecter un flux de dioxygène dans le combustible pour former un mélange combustible-comburant favorisant la combustion du combustible et donc le rendement de la chaudière.
On connaît aussi dans l’état de la technique le document US 20180363542 qui décrit un dispositif permettant d’enrichir un gaz combustible pour améliorer une réaction de combustion. Un tel dispositif comporte une portion cylindrique aimantée dans laquelle circule le gaz combustible de manière à magnétiser le gaz de sorte que ce dernier produit, grâce à cette magnétisation, une réaction de combustion améliorée.
Enfin, on connaît le document WO 1989000451 qui décrit un système sensiblement équivalent à celui décrit dans le document US 20180363542 avec un combustible consistant en un hydrocarbure.
Dans ces deux documents de l’état de la technique, la portion dite magnétique traversée par le combustible ne présente pas une configuration optimisée de sorte que son efficacité, en terme d’amélioration des propriétés de combustion du combustible, est médiocre. De plus, cette seule portion magnétique ne permet pas d’améliorer d’autres propriétés et caractéristiques du mélange combustible-comburant telles que la thermoluminescence et le rayonnement de la flamme, ou encore la réduction des oxydes d’azote, ainsi que l’accroissement de la pression partielle de la vapeur d’eau de combustion pour accroitre les techniques de condensation permettant une formation d’acide carbonique limitant le taux de CO2.
C’est pourquoi il est souhaitable de disposer d’un dispositif de traitement du combustible gaz naturel ou fioul d’une chaudière bien plus performante (rendement de chauffe plus élevé) ou d’un moteur thermique associant avantageusement la technique d’injection de dioxygène à la présence d’un champ magnétique spécialement adapté, tout en étant facilement adaptable ou montable sur les chaudières existantes de manière à équiper ces dernières et à assembler facilement des chaudières neuves ou des moteurs thermiques conformes à l’objet de l’invention.
La demanderesse entend ainsi remédier aux lacunes des processus et équipements actuels en proposant un dispositif de traitement du combustible gaz naturel ou fioul optimisé principalement au niveau du rendement thermique et des rejets de gaz ou solides néfastes, tout en étant simple et rapide à mettre en œuvre sur des installations existantes.
Présentation de l’invention.
L’invention concerne ainsi un dispositif de traitement d’un combustible gaz naturel ou fioul d’une chaudière ou d’un moteur industriel, le dispositif étant destiné à être monté sur une canalisation de transport du combustible, ledit dispositif comportant :
- une tubulure d’entrée du combustible ;
- une tubulure de sortie ;
- une réserve en dioxygène de manière à injecter du dioxygène dans le combustible de sorte à former un mélange combustible-comburant ;
- un corps central, situé entre la tubulure d’entrée et la tubulure de sortie, comportant une conduite, avantageusement cylindrique à paroi métallique, s’étendant longitudinalement et possédant un axe linéaire de symétrie x’x, transportant le mélange combustible-comburant jusqu’à la tubulure de sortie.
Le dispositif selon l’invention se caractérise en ce qu’il comprend en outre :
- des perturbateurs d’écoulement fluidique, disposés dans la conduite, perturbant l’écoulement du mélange combustible-comburant pour former, sur au moins une portion de la conduite, un parcours sinusoïdal du mélange combustible-comburant ;
- au moins deux aimants permanents fixés dans la susdite conduite, les deux aimants étant disposés en série suivant l’écoulement du mélange combustible-comburant ; et
la réserve en dioxygène étant reliée par un tuyau, pour l’injection du dioxygène, soit au niveau du corps central soit au niveau de la tubulure d’entrée.
Le dispositif de traitement selon l’invention peut être monté en dérivation sur une canalisation de transport de combustible ou remplacer une portion de cette canalisation. Dans cet esprit, le dispositif de traitement selon l’invention est adaptable sur les bouteilles de distribution de gaz dites du 1/1000ème. Dans la suite, on considère l’insertion du dispositif de traitement sur une installation de chaudière existante mais bien entendu l’installation de chaudière peut comprendreab initiole dispositif de traitement selon l’invention.
Très avantageusement, le champ magnétique rencontré par le mélange combustible-comburant au sein du corps central est non constant du fait du parcours sinueux ou sinusoïdal du mélange, ce dernier étant contraint dans son parcours par les perturbateurs d’écoulement fluidique.
La principale conséquence de l’association d’une injection de dioxygène à un champ magnétique en présence des perturbateurs d’écoulement fluidique réside dans une mixtion optimale du mélange combustible-comburant de sorte que ce mélange sort du corps central avec des propriétés physico-chimique parfaitement homogène, non seulement au regard des effets magnétiques liés à son passage dans le champ magnétique mais également du fait de l’ajout d’une certaine quantité de dioxygène.
Grâce à ces caractéristiques, la combustion du combustible est améliorée de manière très significative, ce qui accroit la performance de la chaudière d’au moins 20%. En effet, grâce à l’invention, la convection est accélérée grandement tandis que le point de rosée est lui aussi augmenté - à une température d’au moins 65°C au lieu de classiquement 55°C - de sorte qu’il est plus aisée de réaliser une condensation de la vapeur d’eu de combustion (chaudière à condensation) lorsque la température d’environnement est froide (typiquement en hiver) - du fait que dans les fumées, la pression partielle de la vapeur d’eau augmente, favorisant les techniques de condensation. La valeur du point de rosée, en augmentant, favorise la couverture de la technique de condensation sur toute la période de chauffage, notamment pour les réseaux équipés de radiateurs.
Le dispositif selon l’invention permet de modifier les propriétés de thermoluminescence de la flamme, d’accroitre le rayonnement de la flamme, d’améliorer les échanges thermiques par rayonnement, de réduire les oxydes d’azote (NOx) d’au moins 20%, de supprimer les imbrulés solide et gazeux, de favoriser les phénomènes de récupération par condensation de la vapeur d’eau de combustion notamment pour le gaz naturel et de réduire les consommations d’énergie.
Plus précisément, un avantage du dispositif selon la présente invention réside dans l’augmentation des vitesses de réaction, la réduction des imbrulés gazeux dans le cas de l’utilisation de gaz naturel et des imbrulés solides dans le cas de l’utilisation de fioul ou d’un autre hydrocarbure liquide par exemple un GNL ou un GPL, Biométhane et biocarburant.
Dans le cadre de la présente invention, on entend par le terme « tubulure » et « conduit » en lien respectivement avec la tubulure d’entrée ou de sortie et le corps central, un tuyau, canal, canalisation, conduit ou analogue dont la seule fonction vise à transporter et diriger de manière hermétique, avantageusement de manière adiabatique, le combustible ou le combustible-comburant.
On entend par l’expression de « perturbateurs d’écoulement fluidique » au moins deux éléments, de préférence au moins trois éléments, disposés perpendiculairement – angle droit +/- 20° - par rapport à l’axe longitudinal x’x de la conduite, deux desdits éléments consécutifs étant disposés en opposition, c’est-à-dire s’étendant à proximité de zones de paroi de la conduite du corps central opposées par rapport à l’axe x’x de sorte que le fluide combustible-comburant doit suivre un trajet en S pour contourner ces deux éléments successifs. C’est pourquoi la résultante de l’écoulement du mélange combustible-comburant sur ou contre les perturbateurs d’écoulement fluidique consiste en un parcours sinusoïdal ou au moins en partie sinusoïdal.
Une représentation d’un tel trajet ou parcours sinusoïdal du mélange combustible-comburant est en particulier illustrée sur la annexée.
On entend par l’expression « en série » en lien avec la disposition des aimants permanents le fait que ces derniers sont agencés l’un après l’autre si l’on considère la direction d’écoulement du mélange combustible-comburant, par opposition à une disposition en parallèle de ces aimants.
On entend par l’expression « aimant permanent » le sens courant ou commun donné au terme d’aimant, à savoir un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont l'aimantation rémanente et le champ coercitif sont grands.
On entend par l’expression « axe linéaire de symétrie » de la conduite le fait que la ligne x’x s’étend dans l’axe de symétrie linéaire géométrique de la conduite, que cette dernière présente avantageusement une section circulaire, ou éventuellement une section carrée ou encore rectangulaire.
Dans le cadre de la présente invention, le terme de « comburant » signifie une substance chimique qui a pour propriété de permettre la combustion d'un combustible. C’est pourquoi une fois le dioxygène injecté dans le combustible, on désigne ce mélange par l’expression de « combustible-comburant », le comburant étant formé par le dioxygène injecté.
D’autres caractéristiques avantageuses de l’appareil objet de l’invention sont listées ci-dessous. Chacune de ces caractéristiques peut être considérée seule ou en combinaison avec les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Chacune de ces caractéristiques contribue, le cas échéant, à la résolution de problèmes techniques spécifiques définis plus avant dans la description et auxquels ne participent pas nécessairement les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Ces dernières peuvent faire l’objet, le cas échéant, d’une ou plusieurs demandes de brevet divisionnaires :
Avantageusement, la conduite du corps central consiste en une conduite métallique. Les perturbateurs d’écoulement fluidique sont avantageusement en métal et on peut envisager que la conduite du corps central et les perturbateurs d’écoulement fluidique sont réalisés en une même matière. Bien entendu, les termes « métal » et « métallique » renvoient dans le cadre de la présente invention à tout métal pur ou à tous types d’alliage métallique.
Avantageusement, les perturbateurs d’écoulement fluidique s’étendent sensiblement perpendiculairement par rapport à l’axe x’x, soit suivant un angle de +/- 20° par rapport à la perpendiculaire.
Avantageusement, la proportion de comburant dans le mélange combustible-comburant est comprise entre 10% et 25% en poids du mélange, de préférence entre 18% et 22% en poids du mélange.
Ce faisant, le bruleur de la chaudière ou le dispositif d’injection du moteur et sa suralimentation en air régule généralement automatiquement l’apport en air nécessaire à la combustion. Ici, dans le cadre de la présente invention, le régulateur du bruleur de la chaudière ou du moteur thermique devraa prioriréaliser un apport en air bien moindre compte tenu du fait que le mélange combustible-comburant est chargé en dioxygène.
Selon un mode d’exécution de l’invention, les aimants permanents sont au moins cinq, de préférence le nombre d’aimants permanents est égal à cinq ou à huit.
Avantageusement, selon un mode d’exécution, les aimants permanents sont fixés aux perturbateurs d’écoulement fluidique. Ici, ce mode de réalisation correspond plus précisément au second mode d’exécution représenté sur les figures 4 à 8, bien que dans le premier mode d’exécution, on peut également prévoir que les aimants sont fixés aux perturbateurs d’écoulement fluidique.
De préférence, les aimants permanents consistent en de la ferrite.
Le terme de « ferrite » est compris comme un mélange d’oxydes mixtes d'un métal divalent et de fer. Ainsi, la ferrite peut consister en un oxyde de fer Fe2O3XO où X : manganèse, zinc, cobalt, nickel, etc….
Avantageusement, selon un mode d’exécution de l’invention, deux aimants permanents consécutifs sont disposés en opposition de part et d’autre de l’axe longitudinal x’x. Ce mode de réalisation correspond au second mode illustré sur les figures annexées 4 à 8.
Avantageusement, selon un autre mode d’exécution de l’invention, deux aimants permanents consécutifs sont disposés l’un à la suite de l’autre suivant l’axe longitudinal x’x.
Comme on le verra dans la suite, dans un mode de réalisation de l’invention, représenté sur les figures 1 à 3, on utilise deux aimants permanents disposés l’un à la suite de l’autre suivant l’axe x’x.
Bien entendu, dans cette réalisation, les deux aimants permanents peuvent être remplacés par un unique aimant suffisamment long pour former la longueur des deux aimants mis bout à bout. C’est pourquoi uniquement dans ce mode de réalisation où les deux aimants sont mis bout à bout, l’invention telle que mentionnée dans sa portée la plus large – correspondant à la revendication 1 - inclut le cas où ces deux aimants sont remplacés par un unique aimant, étant considéré qu’il est bien plus aisé de se procurer deux aimants, à disposer bout à bout, qu’un unique aimant nécessairement d’une longueur assez importante.
Selon une possibilité offerte par l’invention, la tubulure d’entrée et la tubulure de sortie sont équipées de vannes autorisant, ou non, respectivement le passage du combustible et du combustible-comburant.
L’invention porte également sur une chaudière ou moteur industriel, comportant une canalisation de transport d’un combustible gaz naturel ou fioul et un bruleur, ou un dispositif d’injection dans le cas du moteur industriel, brulant respectivement ledit combustible de manière à chauffer un fluide caloporteur ou entrainant un alternateur avec un dispositif de cogénération, tel que par exemple de l’eau, caractérisé en ce qu’un dispositif de traitement selon l’une des revendications précédentes est monté, en dérivation sur la canalisation de transport du susdit combustible ou en remplacement d’une portion de ladite canalisation de transport du susdit combustible, de sorte que la tubulure de sortie du dispositif de traitement est relié au susdit bruleur ou du dispositif d’injection.
On entend par l’expression de « dispositif de cogénération » une installation permettant de produire simultanément de la chaleur (chauffage et Eau Chaude Sanitaire) et de l'électricité à partir d'une même source d'énergie.
L’invention concerne également un procédé de traitement d’un combustible gaz naturel ou fioul d’une chaudière ou d’un moteur thermique, comprenant les étapes consistant à :
- injecter dans le combustible gaz naturel ou fioul du dioxygène de manière à former un mélange combustible-comburant dans lequel la proportion de comburant est comprise entre 10% et 25% en poids du mélange, de préférence entre 18% et 22% en poids du mélange ; puis
- soumettre le mélange combustible-comburant, circulant dans un corps central comportant un conduit s’étendant longitudinalement et possédant un axe linéaire de symétrie x’x ;
- d’une part à un champ magnétique grâce à au moins deux aimants permanents fixés dans la conduite, les deux aimants étant disposés en série suivant l’écoulement du mélange combustible-comburant ; et
- d’autre part à des perturbateurs d’écoulement fluidique, disposés dans la conduite, perturbant l’écoulement du mélange combustible-comburant pour former, sur au moins une portion de la conduite, un parcours sinusoïdal du mélange combustible-comburant.
Brève description des figures.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d’un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d’exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels :
est une vue en perspective d’un des deux aimants permanents et des perturbateurs d’écoulement fluidique dans un premier mode de réalisation d’un dispositif de traitement d’un combustible gaz naturel ou fioul d’une chaudière selon l’invention.
est une vue suivant une perspective différente de la .
est une vue en coupe schématique d’un dispositif de traitement d’un combustible gaz naturel ou fioul, incluant deux aimants permanents tels que représentés sur la ou la , monté en dérivation sur une canalisation de transport de combustible d’une chaudière ou d’un moteur thermique, de sorte que le mélange combustible-comburant, issu du dispositif de traitement selon l’invention, puisse alimenter le bruleur de la chaudière ou le dispositif d’injection du moteur thermique.
est une vue en perspective des perturbateurs d’écoulement fluidique, selon un deuxième mode de réalisation, sur lesquels sont fixés une pluralité d’aimants permanents.
est une vue suivant une perspective différente de la .
est une vue en coupe schématisant l’écoulement du mélange combustible-comburant, circulant dans un conduit métallique, du fait des perturbateurs d’écoulement fluidique tels que représentés sur la ou 5.
est une vue de côté d’un dispositif de traitement d’un combustible gaz naturel ou fioul, selon un deuxième mode de réalisation, incluant les aimants permanents et les perturbateurs d’écoulement fluidique, non visibles sur cette , tels que représentés sur la ou la .
est une vue de face du dispositif de traitement de combustible gaz naturel ou fioul représenté sur la .
Description des modes de réalisation.
Les figures 1 et 2 illustrent un mode d’exécution d’un aimant permanent 1 et des perturbateurs d’écoulement fluidique 2. Dans ce mode d’exécution, le dispositif de traitement d’un combustible gaz naturel ou fioul comprend deux aimants permanents 1 disposés en série, l’un à la suite de l’autre parallèlement à l’axe longitudinal de symétrie x’x de la conduite 3 du corps central 4. Les aimants permanents 1 ont la forme d’un cylindre et peuvent présenter une longueur comprise entre 10 centimètres (cm) et 50 cm, avec un diamètre compris entre 1 cm et 4 cm.
Chaque aimant 1 est monté dans un peigne qui forme la structure des perturbateurs d’écoulement fluidique 2. Ce peigne, avantageusement réalisé en métal inoxydable, comporte une base circulaire 10 d’où s’étend deux bras 11 s’étendant longitudinalement, suivant l’axe x’x, à l’opposé l’un de l’autre depuis ou sur la base 10. Sur chacun de ces deux bras 11 sont présents des extensions hémisphériques 2 reliant chacune les deux bras 11. On note en particulier sur la que deux extensions hémisphériques 2 consécutifs sont présents sur un hémisphère 2 opposé de sorte qu’il y a, dans la longueur des deux aimants permanents 1, une première extension 2 s’étendant sur un premier côté hémisphérique puis une deuxième extension s’étendant sur un deuxième côté hémisphérique de sorte que la succession d’extensions 2 s’étend à l’opposé l’une de la suivante. Dans la suite, les perturbateurs d’écoulement fluidique sont indifféremment désignés en tant que leur fonction dans le cadre de l’invention ou leurs structures particulières, selon les deux modes de réalisation choisis pour illustrer le dispositif de traitement selon l’invention, par la référence numérique 2.
Chaque bras 11 présente également des ouvertures 15 destinées à autoriser le passage du fluide combustible-comburant. Ces ouvertures 15 dans les bras 11 contribuent avec les extensions 2 à perturber l’écoulement longitudinal du fluide combustible-comburant de sorte que ce dernier se mélange de manière optimale tout en étant soumis au champ magnétique généré par les aimants permanents 1. Ce faisant, le mélange combustible-comburant subit un champ magnétique non constant dans la mesure où ce champ magnétique diminue lorsqu’on s’éloigne des aimants 1 et au contraire augment lorsqu’on se rapproche de ces derniers 1. Les perturbateurs d’écoulement fluidique 2 ont pour fonction de contraindre, de par leurs dispositions perpendiculaires à l’axe longitudinal x’x correspondant sensiblement au trajet ou à la course normale du fluide combustible-comburant, le mélange combustible-comburant présente un parcours sinusoïdal, au moins sur une portion du corps central 4, de préférence sur une pluralité de portions du corps central 4. On entend par l’expression de « course normale » relativement au fluide combustible-comburant son trajet/parcours en l’absence des obstacles que constituent les perturbateurs d’écoulement fluidique 2, et en l’absence des perturbateurs d’écoulement fluidique 2, le trajet ou la course du mélange combustible-comburant suivrait sans aucune déviation une direction parallèle à l’axe longitudinal x’x.
On comprend ainsi la fonction principale des perturbateurs d’écoulement fluidique 2, à savoir assurer une bonne mixtion du mélange combustible-comburant d’une part pour obtenir un mélange parfaitement homogène et d’autre part pour soumettre ce mélange combustible-comburant à un champ magnétique quant à lui non-homogène pour le mélange.
Le mélange combustible-comburant étant soumis à ce champ magnétique non uniforme ou non constant, les propriétés de rotation de la couche externe de la molécule combustible hydrocarbure, sous forme liquide ou gazeuse, sont modifiées et augmente la réactivité du combustible. Le champ magnétique généré dans le dispositif de traitement selon l’invention modifie l’atome d’hydrogène du combustible, d’un état initial stable à un état instable, plus énergétique, lui conférant la capacité d’attirer à lui plus d’oxygène. En effet, l’état de rotation le plus énergétique de la molécule d’hydrogène est caractérisé par un haut potentiel électrique qui attire les atomes d’oxygène. Une telle amélioration de l’oxydation accroit sensiblement l’efficacité de la combustion au bruleur ou du dispositif d’injection du moteur thermique.
Les aimants permanents 1 utilisés dans le cadre de la présente invention présentent une induction magnétique à leur surface d’au moins 0,2 Tesla, de préférence d’au moins 0,3 Tesla.
Dans le premier mode de réalisation présenté sur les figures 1 à 3, chaque aimant permanent 1 est inséré respectivement dans un peigne tel que décrit précédemment de sorte que les perturbateurs d’écoulement fluidique 2 sont disposés autour, circonférentiellement, de chaque aimant 1. Le mélange combustible-comburant s’écoule entre l’orifice de communication 19 de la tubulure d’entrée 20 et l’orifice de communication 21 de la tubulure de sortie 22, entre les aimants permanents 1 et la paroi 3 interne du corps central 4.
Dans ce mode de réalisation, le dioxygène est injecté dans le combustible au niveau de la tubulure d’entrée 20, par exemple via le point orifice 23, grâce à une réserve de dioxygène, non représentée sur les figures annexées. Il est important que l’injection de dioxygène soit réalisée avant ou au plus tard au moment où le mélange combustible-comburant pénètre dans la zone du champ magnétique du corps central 4 de sorte que ce dernier agisse bien, sur toute sa longueur, sur le mélange combustible-comburant. C’est pourquoi il est possible que l’injection de dioxygène soit réalisé dans la tubulure d’entrée 20 ou proche de la tubulure d’entrée 20 dans, ou au niveau, du corps central 4.
On peut noter également que sur la les tubulures d’entrée 20 et de sortie 22 s’étendent perpendiculairement au corps central 4 mais on peut envisager que ces tubulures 20, 22 s’étendent dans l’axe longitudinal x’x du corps central 4 lorsque le dispositif de traitement selon l’invention vient remplacer une portion d’une canalisation de transport 30 de combustible, au lieu de former une dérivation ou by-pass comme cela est illustré sur la .
On note également sur la que les tubulures d’entrée 20 et de sortie 22 comportent chacune une vanne 31 permettant de contrôler la circulation, voire le débit, de fluide combustible ou combustible-comburant circulant via le dispositif de traitement selon l’invention.
Les deux aimants permanents 1 sont disposés l’un à la suite de l’autre, suivant l’axe x’x, et le mélange combustible-comburant circule entre les aimants 1 et la paroi 3 du corps central 4, les aimants 1 reposant dans le corps central 4 portés par les extensions hémisphériques 2 formant les perturbateurs d’écoulement fluidique, ces derniers 2 contactant la paroi 3 du corps central 4.
Une fois passé par la tubulure de sortie 22, le mélange combustible-comburant est envoyé vers le bruleur de la chaudière ou le dispositif d’injection du moteur thermique, en reprenant sa course dans la canalisation de transport 30 de fluide de la chaudière ou du moteur dans le mode d’exécution illustré sur la .
Les figures 4 à 8 illustrent un second mode d’exécution du dispositif de traitement selon l’invention. Dans cette variante, les perturbateurs d’écoulement fluidique 2 consistent en une pluralité de plaques, toujours s’étendant perpendiculairement à l’axe longitudinal de symétrie x’x du corps central 4 ou de la conduite 3 non visible sur les figures 4 et 5. Le corps central 4 comprend ici un cylindre métallique 3, les perturbateurs d’écoulement fluidique 2 couvrent au moins 60%, de préférence au moins 70%, de l’aire d’une section du cylindre métallique 3 de sorte que le mélange combustible-comburant s’écoule suivant un trajet ou un parcours présentant une pluralité de sinusoïdes ou sinusoïdales, comme cela est visible sur la . On notera ici que la section cylindrique 3 est particulièrement adaptable sur les bouteilles de distribution de gaz dites du 1/1000ème.
En effet, dans cet exemple de réalisation, les perturbateurs d’écoulement fluidique 2 comportent sept plaques perpendiculaires. Ces plaques sont fixées sur une tige 40 de manière à être montées amovibles dans le corps central 4 de sorte que l’on peut retirer les perturbateurs d’écoulement fluidique 2 par exemple pour changer un aimant permanent 1 ou encore pour nettoyer tout ou partie des perturbateurs d’écoulement fluidique 2 et des aimants 1.
Dans ce mode d’exécution, les aimants permanents 1 sont fixés respectivement sur chacune des plaques formant les perturbateurs d’écoulement fluidique 2. En l’espèce, la fixation de chaque aimant 1 est assurée par deux crochets 41 s’étendant à partir d’une plaque pour enserrer un aimant permanent 1, les crochets 41 étant par exemple fixés par vissage/boulonnage à la plaque. Ainsi, chaque plaque formant les perturbateurs d’écoulement fluidique 2 porte ou fixe un aimant permanent 1.
Dans ce second mode d’exécution, on note que deux aimants permanents 1 consécutifs sont situés respectivement en opposition, de part et d’autre du plan médian passant par le ligne de symétrie x’x du corps central 4 ou de la conduite 3. Autrement dit, si l’on considère que l’axe longitudinal passant par la ligne de symétrie x’x du corps central cylindrique 4, deux aimants 1 consécutifs sont situés au-dessus et au-dessous de cette ligne de symétrie x’x, comme cela est illustré sur la .
A nouveau, une telle disposition des perturbateurs d’écoulement fluidique 2, combinée à l’emplacement des aimants permanents 1 permet un brassage optimum du mélange combustible-comburant, ce dernier étant soumis à un champ magnétique non constant sur l’intégralité de son trajet ou parcours, entre l’orifice 19 reliant le corps central 4 à la tubulure d’entrée 20 et l’orifice 21 reliant le corps central 4 à la tubulure de sortie 22.
Comme on peut le voir sur les figures 7 et 8, le corps central comprend ici une conduite cylindrique métallique 3 formant la paroi externe logeant les perturbateurs d’écoulement fluidique 2 et les aimants permanents 1 pour la circulation du mélange combustible-comburant.
Ce corps central 4 dispose d’une ouverture latérale 50, obturable à l’aide d’une porte hermétique 51. Cette ouverture 50 permet le retrait et l’insertion des perturbateurs d’écoulement fluidique 2 et des aimants 1, si besoin. Dans une variante avantageuse, l’ouverture 50 peut être obturée par une portion d’extrémité 53 identique, cette dernière 53 étant simplement boulonnée ou vissée une fois les perturbateurs d’écoulement fluidique 2 introduits et disposés dans le corps central 4. Bien entendu, la forme et les dimensions de la portion d’obturation de l’ouverture 50 sont variables et dépendent de la conception du corps central 4 ou plus simplement du design souhaité pour obturer cette ouverture 50.
Le corps central 4 est traversé par la tubulure d’entrée 20 à une extrémité et par la tubulure de sortie 22 à l’autre extrémité. La tubulure d’entrée 20 comprend une ouverture 23 apte à être reliée à un tuyau ou analogue distribuant le dioxygène depuis une réserve dédiée, non représentée sur les figures annexées.
Enfin, le corps central 4 comprend un support 55, ici consistant en deux pieds de section en L, permettant de fixer le corps central 4 au plafond du local technique ou analogue, non visible sur les figures annexées. A titre d’exemple non limitatif, les perturbateurs d’écoulement fluidique 2 représentés sur les figures 4 et 5 s’étendent sur une longueur totale comprise entre 60 cm et 1 mètre pour un diamètre unitaire (c’est-à-dire pour chaque perturbateur d’écoulement fluidique 2) compris entre 20 cm et 50 cm. Bien entendu, ces dimensions sont fonction du débit de mélange combustible-comburant, c’est-à-dire du dimensionnement et des capacités de la chaudière ou du dispositif d’injection du moteur thermique considéré. On peut noter que les exemples de dimensionnement présentés ici s’applique avantageusement à des chaudières dites individuelles pour des logements collectifs mais l’invention trouve à s’appliquer à des chaudières de type industriel ou des moteurs industriels qui présentent généralement des dimensions et une capacité plus importante.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (11)

  1. Dispositif de traitement d’un combustible gaz naturel ou fioul d’une chaudière ou d’un moteur industriel, le dispositif étant destiné à être monté sur une canalisation de transport (30) du combustible, ledit dispositif comportant :
    - une tubulure d’entrée (20) du combustible ;
    - une tubulure de sortie (22) ;
    - une réserve en dioxygène de manière à injecter du dioxygène dans le combustible de sorte à former un mélange combustible-comburant ;
    - un corps central (4), situé entre la tubulure d’entrée et la tubulure de sortie, comportant une conduite (3), avantageusement cylindrique à paroi métallique, s’étendant longitudinalement et possédant un axe de symétrie linéaire x’x, transportant le mélange combustible-comburant jusqu’à la tubulure de sortie (22) ;
    Caractérisé en ce qu’il comprend en outre :
    - des perturbateurs d’écoulement fluidique (2), disposés dans la conduite (3), perturbant l’écoulement du mélange combustible-comburant pour former, sur au moins une portion de la conduite (3), un parcours sinusoïdal du mélange combustible-comburant ;
    - au moins deux aimants permanents (1) fixés dans la susdite conduite (3), les deux aimants étant disposés en série suivant l’écoulement du mélange combustible-comburant ; et
    la réserve en dioxygène étant reliée par un tuyau, pour l’injection du dioxygène, soit au niveau du corps central (4) soit au niveau de la tubulure d’entrée (20).
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les perturbateurs d’écoulement fluidique (2) s’étendent sensiblement perpendiculairement par rapport à l’axe x’x, soit suivant un angle de +/- 20° par rapport à la perpendiculaire.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la proportion de comburant dans le mélange combustible-comburant est comprise entre 10% et 25% en poids du mélange, de préférence entre 18% et 22% en poids du mélange.
  4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les aimants permanents (1) sont au moins cinq, de préférence le nombre d’aimants permanents (1) est égal à cinq ou à huit.
  5. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les aimants permanents (1) sont fixés aux perturbateurs d’écoulement fluidique (2).
  6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les aimants permanents (1) consistent en de la ferrite.
  7. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel deux aimants permanents (1) consécutifs sont disposés en opposition de part et d’autre de l’axe longitudinal x’x.
  8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel deux aimants permanents (1) consécutifs sont disposés l’un à la suite de l’autre suivant l’axe longitudinal x’x.
  9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la tubulure d’entrée (20) et la tubulure de sortie (22) sont équipées de vannes (31) autorisant, ou non, respectivement le passage du combustible et du combustible-comburant.
  10. Chaudière ou moteur industriel, comportant une canalisation de transport d’un combustible gaz naturel ou fioul et un bruleur, ou un dispositif d’injection dans le cas du moteur industriel, brulant respectivement ledit combustible de manière à chauffer un fluide caloporteur ou entrainant un alternateur avec un dispositif de cogénération, tel que par exemple de l’eau, caractérisé en ce qu’un dispositif de traitement selon l’une des revendications précédentes est monté, en dérivation sur la canalisation de transport (30) du susdit combustible ou en remplacement d’une portion de ladite canalisation de transport (30) du susdit combustible, de sorte que la tubulure de sortie (22) du dispositif de traitement est relié au susdit bruleur ou du dispositif d’injection.
  11. Procédé de traitement d’un combustible gaz naturel ou fioul d’une chaudière ou d’un moteur industriel, comprenant les étapes consistant à :
    - injecter dans le combustible gaz naturel ou fioul du dioxygène de manière à former un mélange combustible-comburant dans lequel la proportion de comburant est comprise entre 10% et 25% en poids du mélange, de préférence entre 18% et 22% en poids du mélange, puis
    - soumettre le mélange combustible-comburant, circulant dans un corps central comportant un conduit s’étendant longitudinalement et possédant un axe linéaire de symétrie x’x :
    - d’une part à un champ magnétique grâce à au moins deux aimants permanents (1) fixés dans la conduite (3), les deux aimants (1) étant disposés en série suivant l’écoulement du mélange combustible-comburant ; et
    - d’autre part à des perturbateurs d’écoulement fluidique (2), disposés dans la conduite (3), perturbant l’écoulement du mélange combustible-comburant pour former, sur au moins une portion de la conduite (3), un parcours sinusoïdal du mélange combustible-comburant.
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