Brevet FR2027178A1 — publié le 19700925

b9 42183 1 2027178 La présente invention a pour objet un appareil de chauffage par combustion submergée du type comportant dans une colonne une chambre de combustion disposée au-dessous d'un espace garni de corps répartissant les fluides qui s'y rencontrent à cnntre-courant, 5 le liquide à chauffer descendant d'une part et les gaz de combustion montant d'autre part. Conformément à l'invention l'appareil comporte une chambre de combustion qui a la forme d'une cloche fermée du haut et oblige les gaz de combustion à contourner le bord inférieur de la 10 cloche pour rencontrer immédiatement le liquide tombant dispersé de l'espace à coips de répartition. Dans les appareils de chauffage par combustion submergée connus, la chambre de combustion est ouverte vers le haut, ce qui a pour conséquence que les gaz très chauds sortant de cette chambre 15 ne rencontrent le liquide à chauffer que dans l'espace à corps de répartition ou seulement très peu auparavant. Il en résulte que la grille soutenant les corps de répartition et ces derniers sont soumis à la corrosion et à des incrustations rapides par les gaz de combustion très chauds, pouvant avoir à ce moment une tempéra-20 ture de l'ordre de 1000°C. De plus, le transfert de la chaleur des gaz au liquide à chauffer s'effeetuant essentiellement dans l'espace à corps de répartition, celui-ci doit avoir des dimensions considérables et occuper dans la colonne un grand volume. Ces inconvénients sont éliminés dans l'appareil suivant 25 l'invention par le fait que les gaz de combustion très chauds, en contournant avec grande turbulence le bord inférieur de la cloche, transmettant immédiatement au liquide descendant une grande partie de leur chaleur, soit par rayonnement, soit par contact direct avec le liquide en gouttelettes. Les gaz sont par conséquent fortement 30 refroidis lorsqu'ils montent dans l'espace annulaire entre la cloche et la paroi de la colonne et n'accusent qu'une température modérée, à laquelle ils n'ont plus d'effet corrosif et incrustant et présentent une contraction très sensible de leur volume. De.plus, l'espace à corps de répartition peut être sensi-35 blement plus petit que dans les appareils où les gaz quittent la chambre de conbustion par le haut pour entrer directement dans cet espace, ce qui permet de diminuer la section et la hauteur de la colonne et de réduire de ce fait la quantité de fonte et de tôle d'acier résistant à la corrosion, nécessaires à la combustion de 4.0 l'appareil. On peut aussi se passer du calorifugeage de la paroi 69 42183 2 2027178 extérieure de la colonne, vu que celle-ci n'est nulle part en contact direct avec des gaz de combustion chauds. Il résulte de ce qui précède que le prix de revient de l'appareil suivant l'invention est sensiblement inférieur à celui des appareils de chauffage 5 par combustion submergée connus, et en outre que ses frais d'entretien sont plus réduits. Le brûleur est avantageusement disposé horizontalement au niveau de la partie supérieure de la chambre de combustion, ce' qui permet d'une part un accès aisé à tous les organes du brûleur, 10 et d'autre part d'accumuler le liquide chaud au-dessous de la chambre de combustion, alors que dans les appareils connus, le liquide chaud est accumulé le plus souvent autour de la chambre de combustion et le brûleur disposé verticalement dans l'axe de cette chambre, ce qui a pour conséquence que le brûleur est dif-15 ficilement accessible et que la hauteur de la colonne doit être prévue plus grande que dans l'appareil suivant la présente invention. La forme de cloche fermée du haut de la chambre de combustion empêche l'immersion du brûleur lors d'une montée du niveau du liquide pouvant s'accumuler au bas de la colonne, par exemple 20 pendant que l'appareil est hors service. Comme les gaz de combustion quittent l'appareil pour gagner la cheminée à une température à peine supérieure à celle du liquide froid entrant, le rendement thermique -de l'appareil suivant l'invention se rapproche sensiblement de 100 pour-cent. 25 En somme, l'appareil de chauffage par combustion sub mergée conforme à l'invention, se distingue des appareils connus par une - exécution plus simple, encombrement moindre, un prix de revient nettement plus faible et un rendement thermique supérieur. .*30 Le dessin annexé représente à titre d'exemple une forme d'exécution de l'invention. La figure unique montre une coupe schématique du nouvel appareil de chauffage à combustion submergée. Cet appareil comporte dans une colonne de section cir-35 culaire ou rectangulaire 1, une chambre de combustion 2 ayant la forme d'une cloche fermée du haut qui est disposée au-dessous d'une grille 3 supportant les corps de répartition remplissant l'espace 4 dans lequel les fluides se rencontrent à contre-courant Cet espace est surmonté d'un plateau 5 à fond perforé et connecté 40 à une conduite 6 amenant lé liquide froid. Au sommet de la colonne 69 42183 3 2027178 est prévue une tubulure 7 destinée à évacuer les gaz de combustion refroidis par la cheminée, et au bas de la colonne se trouve un espace 8 d'où le liquide chauffé est acheminé par une conduite 9 vers le lieu d'utilisation. Près du sommet de la cloche- 2 est dis-5 posé un brûleur 10 à axe horizontal, alimenté en combustible par une conduite 11 et en air comburant par une soufflerie 12. Le liquide froid venant de la conduite 6, s'étend sur le plateau 5 et, en traversant le fond perforé de ce dernier, il se répartit sur la section entière de l'espace 4 à corps de répar-10 tition, dans lequel il rencontre à contre-courant les gaz de combustion déjà fortement refroidis. Après avoir traversé la grille 3, il tombe finement dispersé, en partie sur la cloche 2 pour ruisseler ensuite sur la face extérieure de celle-ci en la refroidissant, et en partie par l'espace annulaire 13, tout en restant constamment 15 en contact direct avec les gaz de combustion remontant la colonne. Le liquide chaud est recueilli dans l'espace 8 au-dessous de la chambre de combustion et quitte la colonne par la conduite 9. Les gaz de combustion produits dans la cloche 2, au moment de contourner avec grande turbulence le bord inférieur de la cloche 20 ont une température de l'ordre de 1000°C. Ils cèdent immédiatement une partie très importante de leur chaleur au liquide à chauffer, par rayonnement et par contact avec le liquide descendant en forme dispersée, de sorte que peu au-dessus du bas de l'espace annulaire 13 Ils se trouvent à une température fortement réduite, à laquelle 25 Ils n'ont plus aucun effet corrosif et incrustant. Par leur refroidissement brusque, ils ont aussi subi une contraction importante de leur volume, ce qui leur permet de remonter l'espace annulaire ainsi que l'espace à corps de répartition sans refouler le liquide descendant. 30 A titre d'exemple, on peut indiquer que dans un appareil de chauffage d'une capacité de 160.000 Cal/heure, destiné à chauffer de l'eau à 90°C entrant par la conduite 6 à la température de 10°C, on a constaté dans l'espace annulaire 13, peu au-dessus du bas, une température de l'ordre de 60°C. Le volume des gaz de com-35 bustion a été réduit par conséquent à environ le quart de leur volume primitif, ce qui leur permet de gagner la cheminée par la tubulure 7 en traversant les espaces 13 et 4 de sections relativement réduites. De plus, la hauteur de l'espace 4 peut être très modeste. Il s'est avéré qu'une hauteur de cet espace d'environ 40 43 centimètres est bien suffisante pour le refroidissement final 69 42183 4 2027178 des gaz de combustion à une température qui ne dépasse la température du liquide froid entrant par 6 que de 2 à 3°C. Il en résulte un rendement thermique de l'appareil atteignant presque le rendement théorique. 5 Comme dans tous les appareils de chauffage par combus tion submergée, le liquide chaud est corrosif à. cause de son contact direct avec le gaz de combustion contenant des produits acides. Dans bien des cas, il peut être avantageux d'utiliser le • liquide chaud, sortant de l'appareil de chauffage par la conduite 10 9, comme liquide primaire cédant sa chaleur à un liquide secondaire dans un échangeur de chaleur en matière résistant à la corrosion, pour rentrer en circuit fermé dans l'appareil de chauffage par la conduite 6. Le liquide secondaire assure alors le transport de la chaleur au lieu d'utilisation. 15 Bien entendu,, l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution qui a été décrite et représentée à titre d'exemple, et on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifications. 69 42183 5 2027178 REVENDICATIONS 1.- Appareil de chauffage par combustion submergée en forme de colonne dans laquelle la chambre de combustion est disposée au-dessous d'un espace garni de corps répartissant les 5 fluides qui s'y rencontrent à contre-courant, le liquide à chauffer descendant d'une part et les gaz de combustion montant d'autre part, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre de combustion qui a la forme d'une cloche fermée du haut et oblige les gaz de combustion à contourner le bord inférieur de la cloche pour 10 rencontrer immédiatement le liquide tombant dispersé de l'espace à corps de répartition. 2.- Appareil suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un brûleur disposé horizontalement au niveau de la partie supérieure de la chambre de combustion. 15 3.- Appareil de chauffage par combustion submergée, en substance comme décrit ci-dessus et représenté au dessin annexé.