Brevet FR2262774A1 — publié le 19750926

La présente invention est relative à un procédé d'alimentation d'un brûleur utilisant un combustible liquide, ainsi qu'à un dispositif plus particulièrement destiné à la mise en oeuvre de ce procédé. On sait qu'il est intéressant, lorsque l'on brûle un combustible liquide tel que ceux qui sont issus du pétrole, de brûler simultanément une certaine quantité d'eau, qui, notamment en apportant de l'oxygène et de l'hydrogène, permet d'améliorer considérablement la combustion. Celle-ci devient plus complète, ce qui a pour premiere conséquence d'augmenter sensiblement le rendement du brûleur utilisé. De plus, ceci permet d'éviter d'une part le dépôt d'imbrûlés à l'intérieur du four et des cheminées, et par conséquent l'encras- sage de ces derniers, et d'autre part la libération i gaz nocifs à l'air libre. On comprend aisément que les résultats obtenus soient d'autant meilleurs que le mélange de liteau et des combustibles est plus intime. Or, si l'on connaît déjà un certain nombre de dispositifs permettant l'utilisation d'un mélange d'eau et de mazout, on a constaté que ces dispositifs ne donnaient pas toujours l'homogénéi- té voulue au mélange. Le but de l'invention est par conséquent de proposer un nouveau procédé d'alimentation en eau, en codbustible et en air primaire, qui assure au mélange une homogénéité maximale et qui, de plus, puisse être mis en oeuvre sur tous les types de brûleur. Consistant à alimenter le brûleur au moyen d'une émulsion réalisée avant l'injection, le procédé selon l'invention permet de contrôler de façon rigoureuse l'homogénéité du mélange combustible - eau - air primaire : à quantité d'eau égale, le rendement de T ensemble de l'installation sten trouve sensiblement amélioré en outre, du fait de la parfaite homogénéité du mélange, la proportion de celui-ci en eau peut être considérablement augmentée sans que l'on courre le risque d'une extinction du brûleur. Le dispositif émulsionneur pouvant être totalement indépendant du brûleur, l'émulsion produite peut être reprise par n'importe quel type de brûleur, quel que soit le procédé de pulvérisation qu'il mette en oeuvre : on intercale le dispositif émulsionneur entre la source de combustible et le brûleur, l'émulsion empruntant à l'intérieur de celui-ci le conduit habituellement emprunté parle combustible seul. L'utilisation préférée d'un surpresseur d'air comme dispositif émulsionneur permet d'obtenir une émulsion particulièrement homogène, de teneur en eau parfaitement contrôlée, et dont la stabilité est telle que cette émulsion ne se sépare pas au cours de son passage dans les canalisations ou entre deux périodes de marche du brûleur. Le procédé selon l'invention, pour l'alimentation d'un brûleur utilisant un combustible liquide, est caractérise en ce qu'on réalise une émulsion de combustible, d'air et d'eau, préalablement dosés, et en ce qu'on alimente le brûleur au moyen de la dite émulsion. Le dispositìf d'alimentation selon l'invention, quant à lui, comprenant des moyens de dosage du combustible et de l'air primaire, est caractérisé en ce qutil comporte des moyens de dosage de l'eau et un dispositif émulsionneur comportant au moins une entrée reliée aux différents moyens de dosage, qui l'alimentent en combustible, en air et en eau, et une sortie reliée au brûleur, qu'il alimente en émulsion. L'invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description ci-dessous, relative à un mode de mise en oeuvre non limitatif du procédé selon l'invention, illustré sur un exemple de réalisation de dispositif, ainsi qu'au dessin annexé, qui fait partie intégrante de cette description. La figure unique montre schématiquement un dispositif selon l'invention alimentant un brûleur à pulvérisation par air à basse pression de type connu. Il est important de noter qu'un tel brûleur ne doit subir aucune transformation lors de son adaptation à une alimentation selon l'invention : en fait, seul est modifié le dispositif d'alimentation du brûleur, situé en amont de celui-ci, dont il est totalement distinct. Ceci est vrai pour tous les types de brûleurs connus, et le montage d'une alimentation selon l'invention ne nécessite aucune transformation du brûleur proprement dit, puisqu T il suffit d'intercaler un dispositif 11 selon l'invention entre la citerne 2 de combustible et l'entrée 10 du brûleur 1 habituellement desinée à ce dernier, dans certains cas par l'intermédiaire d'un bac relai (non représenté ici). Le procédé selon l'invention consistant à réaliser une émulsion de combustible, d'air et d'eau, préalablement dosés, le dispositif d'alimentation 11 illustré ici comporte des moyens de dosage pour ces différents constituants du mélange. Les moyens de dosage du combustible comportent ici une pompe de mesure volumétrique 6, assurant un débit constant, cette pompe étant de préférence réglable en marche de façon à permettre l'adaptation de ce débit aux besoins. Pour que l'alimentation de cette pompe 6 soit assurée dans de bonnes conditions quel que soit l'éloignement de la citerne de combustible 2, cette alimentation se fait ici au moyen d'une pompe d'aspiration 3 reliée à la citerne 2 par une canalisation d'arrivée 4 et par une canalisation de retour 5. A la sortie 7 de la pompe 6, le combustible dosé est introduit dans un dispositif 9 assurant le dosage de l'air en fonction du débit de combustible ; ce dispositif 9 peut être constitué par exemple par un dispositif à soupape ouvert à l'air libre par l'intermédiaire d'un silencieux 20. Il est à noter que ces dispositifs sont déjà connus en euxmêmes et pourraient être remplacés par d'autres dispositifs équivalents sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. A leur sortie du dispositif 9, le combustible et l'air sont amenés par des canalisations respectivement à l'entrée 21 et à l'entrée 22 d'un dispositif émulsionneur 8, qui assure leur mélange intime. Une troisième entrée 23 de ce dispositif émulsionneur 18 est reliée, par l'intermédiaire de moyens Ti dosage 24, à une source d'alimentation en eau, qui peut être simplemeitla canalisation 18 du réseau. Les moyens de dosage en eau 24 peuvent être constitués par tout dispositif connu, mais on a représenté ici un dispositif permettant à la fois une régulation permanente du débit en eau et un contrôle wsuel de celui-ci. Ce dispositif comprend essentiellement, intercalés entre la canalisation 18 et l'entrée 23 du dispositif émulsionneur, un dispositif régulateur de pression 19 de tout type connu, un robinet pointeau 25 et, en aval de ce robinet pointeau, un tube cônique 26 d'axe vertical. Le tube 26 est orientée façon telle qu'il diverge vers le haut, et branché de façon à être parcouru de bas en haut par l'eau ; il est en outre muni intérieurement d'un flotteur calibré 27 dont la position à l'intérieur du tube 26 visible à travers celui-ci et facile à chiffrer au moyen de graduations appropriées, n'est fonction que du débit de l'eau. Ainsi, le dispositif émulsionneur 8 est alimenté en continu par des quantités d'eau aussi parfaitement dosées que les quantités d'air et de combustible. Evehtuellement, on peut prévoir un couplage du débit d'eau sur le débit de combustible, ou une intervention automatique en fonction des moyens de contrôle de la flamme, afin i maintenir constante la proportion d'eau dans l'émulsion, ou encore de permettre un démarrage du brûleur avec une émulsion riche en combustible puis l'augmentation progressive de la proportion d'eau dans le mélange. On a représenté ici, comme dispositif émulsionneur 8, un surpresseur d'air du type à palettes composé essentiellement d'un rotor cylindrique 13, entraîné en rotation autour de son axe par des moyens non représentés, à l'intérieur d'un volume excentré 14 aménagé dans le stator 15 du dispositif ; des palettes telles que 17 sont montées à coulissement libre à l'intérieur de fentes du rotor 13, ces palettes étant projetées par la force centrifuge, lors de la rotation de celui-ci, jusqu'à toucher la périphérie interne du stator 15 et à délimiter avec elle- et avec la périphérie du rotor des chambres dont le volume croît et décroît lors de la rotation du rotor 13. Dans l'exemple illustré, l'entrée d'air 22 débouche à llinté- rieur du surpresseur 8 entre le rotor 13 et le stator 15, dans une zone où l'excentricité du volume interne de ce dernier croit suivant le sens de rotation 16 du rotor, c'est-à-dire dans une zone où le volume des chambres délimitées par deux palettes successives croît, créant une dépression. L'arrivée d'eau 23, quant à elle, débouche entre le rotor et le stator au niveau de 1 ' excentricité maximale, qui correspond à la zone où le volume des chambrss est maximal et où la pression d'air est la plus basse. Le combustible, quant à lui, est injecté en 21 entre le rotor et le stator, légèrement en aval de l'entrée d'eau 23 par rapport au sens de rotation 16 du rotor 13, La sortie 12 de l'émulsion formée est naturellement située en aval de ces trois entrées par rapport à ce même sens de rotation 16, dans une zone où la pression est maximale ; cette zone est située à proximité immédiate, légèrement en amont, de la zone d'excentricité minimale, où la périphérie externe du rotor 13 et la périphérie interne du stator 15 se touchent pratiquement. Cette sortie 12 du surpresseur est ici reliée directement au conduit 10 d'alimentation du brûleur 1. Naturellement, le surpresseur 8 qui vient d'être décrit peut être doté de tous les moyens de contrôle et de réglage connus pour un tel dispositif, et en particulier d'un dispositif qui, en créant une fuite réglable entre la zone d'excentricité décroissante et la zone d'excentricité croissante, permette de régler la pression d'atomisation. Ce surpresseur pourrait en outre être remplacé par tout dispositif équivalent, susceptible de réaliser une émulsion d'une homo généité telle que cette émulsion résiste au transport dans les canalisations et reste stable pendant plusieurs heures, et même de préférence pendant plusieurs jours, notamment lors d'arrêts du brûleur. Cette stabilité est particulièrement intéressante dans le cas des brûleurs munis d'une cuve à niveau constant, ou lorsque l'alimentation du brûleur en émulsion s'effectue par l'intermédiaire d'un bac relai dans lequel aspire le brûleur. Des essais effectués à l'aide d'un surpresseur analogue à celui qui a été décrit ci-dessus ont permis de réaliser une émulsion à 50 % d'eau ne libérant qu'environ 4 s0 d'eau en une semaine. (Ces chiffres sont naturellement donnés à titre purement indicatif). Les essais ont également montré qu'il était possible d'alimenter ainsi toute la gamme des brûleurs utilisant comme combustible des dérivés du pétrole (fuel domestique, fuel léger, fuel lourd, huile, etc...), quelle que soit leur puissance et quel que soit leur principe de pulvérisation (pulvérisation par air à basse pression, pulvérisation mécanique, etc...). Naturellement, d'autres combustibles ne sont pas exclus. Le procédé et le dispositif selon l'invention présentant par conséquent un camp d'utilisation particulièrement étendu, il peut être nécessaire de prévoir, notamment en fonction de l'importance des installations, des dispositifs de sécurité ou des dispositifs de couplage entre les débits, de telles adjonctions ne sortant pas de ltesprit de l'invention. REVENDICATIONS 1) Procédé d'alimentation d'un brûleur utilisant un combustible liquide, caractérisé en ce que l'on realise une émulsion de ~combustible, d'air et d'eau, préalablement dosés, et en ce que l'on alimente le brûleur au moyen de la dite émulsion. 2) Dispositif d'alimentation d'un brûleur utilisant un combustible liquide, comprenant des moyens de dosage du dit combustible et de l'air primaire de combustion, caractérise en ce qu'il comporte des moyens de dosage de l'eau et un dispositif émulsionneur comportant au moins une entrée reliée aux différents moyens de dosage, qui l'alimentent en combustible, en air et en eau, et une sortie reliée au brûleur, qu'il alimente en émulsion. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif émulsionneur est un surpresseur d'air à palettes. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'entrée du surpresseur reliée aux moyens de dosage en eau correspond à une sone de basse pression à l'intérieur du surpresseur.