WO1987000605A1 - Reacteur thermique pour ameliorer le rendement de combustion d'un bruleur - Google Patents

Abstract

Réacteur thermique pour équiper un brûleur à flamme (1). Dans le corps tubulaire (4), le bouclier tronconique (7) renvoie la flamme (2), dont les gaz passent par l'interstice périphérique (9), alors que le déflecteur d'extrémité (18) mélange l'écoulement. Application: amélioration du rendement de combustion; économiseur de fuel.

Description

" REACTEUR THERMIQUE POUR AMELIORER LE RENDEMENT DE COM¬ BUSTION D'UN BRULEUR "

La présente invention est relative à un réac¬ teur thermique d'un type nouveau, destiné à équiper un brû¬ leur à flamme, en vue d'améliorer le renedement de la combus- tion.un tel réacteur peut être utilisé sur les applications les plus diverses .notamment pour équiper, dans le foyer d'une chaudière, un brûleur alimenté en un combustible liquide, tel que du mazout, ou d'autres hydrocarbures pétroliers .

On sait qu'un brûleur à mazout de type connu produit une flamme de combustion à l'intérieur d'un foyer de chaudière ou analogue. Les dimensions de la flamme sont d'au- tant plus grandes que la puissance de chauffage du brûleur est plus forte. On sait que cela conduit à des difficultés, car : - d'une part.il est souhaitable d'éviter que la flamme ne vien ne en permanence au contact des parois du foyer, sous peine de détériorer ces parois, à la fois par corrosion chimique, par oxydation ou par contraintes thermiques ;

-d'autre part, lorsque la flamme vient au contact des parois re lativement droides du foyer, le rendement local de la com¬ bustion diminue, ce qui se manifeste par l'apparition de produits im- ou- de suies ; - enfin, la présence d'une flamme nue dans le foyer fait appa¬ raître une répartition des températures locales qui est très peu homo¬ gène d'un point à l'autre du foyer, ce qui nuit également au rendement de la combustion.

La présente invention a pour but d'éviter ces inconvé- nients.en réalisant un réacteur destiné à être placé à l'intérieur du foyer, dans la flamme et autour d'elle, pour améliorer à la fois le rendemen de ccmbusticn . et la tenue en endurance des parois du foyer.

Par ailleurs, un tel réacteur étant soumis à des con¬ traintes thermiques particulièrement sévères , 1 ' invention vi- se à lui conférer une structure supportant convenablement le fonctionnement dans des conditions aussi sévères.

Un réacteur thermique selon l'invention , des¬ tiné à être placé sur le nez d'un brûleur à flammes comprend un corps tubulaire cylindrique en acier réfractaire , et il est caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison les élé- ments suivants :

- l'extrémité libre du corps cylindrique tubulaire va en se rétrécissant pour se terminer par une ouverture d'extré- mité dont la section transversale est inférieure à la sec¬ tion transversale interne du corps tubulaire ;

- à l'intérieur du corps tubulaire est fixé un bouclier cen tral transversal qui se raccorde avec un jeu périphérique sur la paroi du corps cylindrique qui l'entoure . Suivant une autre caractéristique de l 'in- centioπ , le bouclier central interne a la forme générale d' un cône creux dont la base circulaire est raccordée avec un jeu périphérique à la paroi du corps tubulaire , tanndis que la pointe du cône est dirigée vers l'aval de la flamme . Suivant une autre caractéristique de l 'in vention , le bcuclier central tronconique comporte trois pattes qui en dépassent radialement , pour assurer sa fixati en venant s ' encl iqueter à fond dans trois ouvertures corres¬ pondantes prévues dans la paroi du corps tubulaire. Suivant une autre caractéristique de l'in vention , l 'extrémité libre rétrëcie du corps tubulaire est coiffée extérieurement par un déflecteur annulaire que des pattes , raccordées sur le nez du corps tubulaire , maintien nent avec un jeu périphérique autour de l'extrémité rëtrécie de ce corps tubulaire.

Suiva£nt une autre caractéristique de l 'in vention , le déflecteur annulaire d'extrémité comporte trois pattes réparties autour de sa périphérie , qu'on fixe sur le nez du corps tubulaire par soudage ou par vissage . Suivant une autre caractéristique de 1 ' invention , l 'extrémité amont du corps tubulaire est équipée d'une embase en matière céramique isolante .

Suivant une autre caractéristique de l'in¬ vention , l'embase en matière céramique isolante est simple- ment emboîtée dans l 'extrémité correspondante du corps tu¬ bulaire du réacteur , et elle est maintenue en place par ser rage entre le corps tubulaircet le nez du brûleur .

Suivant une autre caractéristique de l 'in¬ vention , l'embase isolante en céramique a une forme génëra- le de révolution , avec une gorge annulaire â section méri- dienne en arc de cercle dans la face avant située autour de la base de la flamme.

Suivant une autre caractéristique de l 'in- vention , l'extrémité amont du corps tubulaire du réacteur comporte plusieurs tiges filetées orientées longitudinale- ent vers l'arrière , et destinées à^*venir se boulonner sur le nez du brûleur , après interposition de l'embase en céra¬ mique entre le corps tubulaire et le brûleur . Le dessin annexé , donné à titre d'exemple non limitatif , permettra de mieux comprendre les caractéris¬ tiques de l'invention.

Figure 1 est une vue en coupe longitudina¬ le d'un réacteur thermique selon l'invention , monté sur le nez d'un brûleur .

Figure 2 est une section méridienne de 1 ' embase en céramique .

Figure 3 est une vue éclatée de l 'ensemble des éléments constituant le réacteur . Figure 4 est une vue en pespective du bou¬ clier central .

Figure 5 en est une vue en plan. Figure 6 en est une coupe suivant VI - VI ( figure 5) . On a représenté sur les dessins un brûleur

1 de type connu , qui est prévu pour produire une flamme de combustion 2 . Ce brûleur 1 possède un socle 2 .

Selon l 'invention , on y adapte un réacteur thermique 3 , qui comporte un corps tubulaire 4 , en acier réfractaire . Ce corps tubulaire 4 est de forme générale cy¬ lindrique , son extrémité libre se terminant par un nez 5 , rétréci , débouchant sur l'extérieur par une ouverture 6 .La section transversale de cette ouverture 6 est inférieure â la section transversale intérieure du corps 4 dans sa partie cy- lindrique .

A l'intérieur du corps 4 , est fixé un bou¬ clier transversal 7 , qui se présente sous la forme d'un cône creux dont le sommet 8 est orienté vers l 'aval de la flamme 2. La base circulaire du cône 7 se raccorde avec un jeu périphé- rique 9 avec la paroi intérieure environnante du corps 4 .Pour réaliser cette fixation , on prévoit prêfërablement sur le bouclier central 7 , trois pattes radiales 10 , destinées â venir s ' encl i quêter dans des ouvertures non représentées dë- coupées dans la partie correspondante de la paroi du corps 4.

A sa base , le corps cylindrique tubulaire

4 est pourvu de vis longitudinales 11 , qui dépassent vers l' arrière . Dans l 'exemple illustré , on a supposé que ces vis

11 sont au nombre de quatre . Elles sont destinées â traver- ser le socle 2 du brûleur 1 , pour recevoir des boulons de fi xation 12 .

Entre l'extrémité du corps tubulaire 4 et le socle 2 , on serre une embase 13 , qui se présente sous l forme d'un solide de révolution , en céramique isolante . De encoches telles que 14 , sont prëférablement prévues latéral ment , sur l'embase 13 , pour laisser passer les vis 11 .

L'embase 13 a une forme de révolution , à part les encoches 14 . Sur sa face avant , l 'embase 13. compo te autour de son alésage central 15 , une gorge annualire 16 dont la section méridienne est sensiblement en arc de cercle. Cette section présente un intérêt pour définir dans l'écoule ment gazeux , une turbulence orientée suivant la direction d la flèche 17.

Enfin , autour du nez rétréci 5 , l'extrémi aval du corps 4 est coiffée par un déflecteur annulaire 18 , muni de trois pattes de fixation 19 , réparties autour de sa périphérie . Ces pattes sont destinées à être fixées par sou dage ou par boulonnage sur l'extrémité aval du corps 4 . Dan l'exemple illustré sur la figure 3 , on a supposé que la fi- xation s'effectuerait par la mise en place de vis dans les e coches 20 des pattes 19 , ces vis traversant ensuite des ouv tures 21 , prévues à cet effet sur le nez 5 du corps 4 . le fonctionnement est le suivant : L'ensemble étant monté sur le nez du brû- leur 1 , comme indiqué sur la figure 1 , la flamme 2 vient frapper la partie centrale concave du bouclier 7 . Elle a do tendance à revenir comme indiqué par les flèches 22 , pour s épanouir jusqu'à la périphérie du bouclier 7 . Elle passe al â travers le jeu périphérique 9 de ce bouclier ( flèche 23) , alors qu'une partie est renvoyée dans le fond au niveau de l gorge 16 de 1 'embase 13 .

Les gaz sont ensuite retardés par passa¬ ge dans la section rétrëcie du nez 5 , et enfin ils sortent pour partie dans la zone centrale , comme indiqué par les flèches 24 , alors qu'une autre partie de l 'écoulement passe entre le nez 5 et le déflecteur 8 ('flèche 25 -jeu périphérique

On voit donc que les gaz de combustion sont , pour la plupart , confinés à l 'intérieur du corps 4 , dont le métal est ainsi chauffé , pour rayonner tout autour de lui , dans 1 ' infra-rouge . Le trajet suivi par les diffé¬ rents courants de gaz de combustion conduit à obtenir une combustion complète , sans pour autant observer de pertes de chaleur appréciables . Ainsi , c'est pour l'essentiel ,1e corps 4 chauffé au rouge , qui rayonne dans 1 ' infra-rouge , pour chauffer le foyer environnant de la chaudière .

Claims

REVENDICATIONS

1 - Réacteur thermique destiné â être placé sur le nez d'un brûleur à flamme (1) , comprenant un corps tubulaire cylindrique (4) en acier réfractaire , et caracté¬ risé en ce qu'il comporte , en combinaison , les éléments suivants :

-l 'extrémité libre du corps cylindrique tubulaire (4) va en se rétrécissant pour former un nez (5) qui se termine par une ouverture d'extrémité (6) dont la section transversale est inférieure à la section transversale interne du corps tubulaire (4) ; - â l 'intérieur du corps tubulaire (4) est fixé un bouclier transversal (7) qui se raccorde avec un jeu périphérique (9) sur la paroi du corps cylindrique (4) qui l 'entoure.

2 - Réacteur thermique suivant la revendication

1 , caractérisé en ce que le bouclier interne (7) a la forme générale d'un cône creux dont la base circulaire est raccor¬ dée avec un jeu périphérique (9) à la paroi du corps tubu- laire (4) , tandis que la pointe (8) du cône est dirigée ver 1 ' aval de 1 a f1 amme (2 ) .

3 - Réacteur thermique suivant la revendication

2 , caractérisé en ce que le bouclier tronconique (7) compor te trois pattes (10) qui en dépassent radialement , pour as- surer sa fixation en venant s ' encl i quêter à force dans trois ouvertures correspondantes prévues dans la paroi du corps tu bulaire (4) .

4 - Réacteur thermique suivant l 'une quelcon¬ que des revendications précédentes , caractérisé en ce que le nez d'extrémité rétréci (5) du corps tubulaire (4) est coiffé extérieurement par un déflecteur annulaire (18) qu'un que des pattes (19) , raccordées sur le nez (5) du corps tu¬ bulaire (4) , maintiennent avec un jeu périphérique (26) au¬ tour du nez de ce corps tubulaire (4). 5 - Réacteur thermique suivant la revendication

4 .caractérisé en ce que le déflecteur annulaire d'extrémité (18) comporte trois pattes (19) réparties autour de sa péri¬ phérie , qu'on fixe sur le nez (5) du corps tubulaire (4) par soudage ou par vissage. 6 - Réacteur t iermique suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisé en ce que l 'ex¬ trémité amont du corps tubulaire (4) est équipée d'une embase (13) an matière céramique isolante . 7 - Réacteur thermique suivant la revendi¬ cation 6 , caractérisé en ce que l'embase (13) en matière cé¬ ramique isolante est simplement emboîtée dans l 'extrémité correspondante du corps tubulaire (4) du réacteur (3), et maintenue en place par serrage entre le corps tubulaire (4) et le socle (2) du brûleur (1).

8 - Réacteur thermique suivant la reven¬ dication 7 , caractérisé en ce que l 'embase isolante (13) en céramique a une forme générale de révolution , avec une gor¬ ge annulaire (16) â section méridienne en arc de cercle , dans la face avant si tuée autour de la base de la flamme (2).

9 - Réacteur thermique suivant l 'une quel¬ conque des revendications précédentes , caractérisé en ce que l'extrémité amont du corps tubulaire (4) du réacteur (3) comporte plusieurs tiges filetées (11) orientées longitu- dinale ent vers l 'arrière , et destinées â venir se boulon¬ ner sur le socle (2) du brûleur (1) , après interposition de l'embase en céramique (13) entre le corps tubulaire (4) et le brûleur ( 1 ) .