Brevet FR2304860A1 — publié le 19761015

La présente invention concerne des perfectionnements aux procédés et aux dispositifs destinés à améliorer le rendement des brûleurs à combustibles gazeux ou gazéifiés. Ces brûleurs sont utilisés couramment dans les foyers de chauffage domestique ou industriel, et il est déjà connu que dans la plupart des cas, la présence de vapeur d'eau dans le voisinage des flammes de ces brûleurs s'accompagne de plusieurs avantages tels que la possibilité de réduire la consommation et de ce fait la pollution environnante tout en conservant le même rendement du combustible. Toutefois, dans tous les cas connus, les procédés et dispositifs utilisés font intervenir soit la combustion de la flamme dans une enceinte dont l'atmosphère est chargée en vapeur d'eau, ou en gouttelettes d'eau , soit l'envoi parallèlement à la flamme d'un jet de vapeur ou de gouttelettes d'eau, généralement coaxialement à cette flamme, c'est à dire formant en quelque sorte un écran autour de la flamme. Ces deux modes d'opération ne sont pas avantageux dans la mesure ou l'apport de la vapeur d'eau ne se fait pas dans la région de la flamme ou la dissociation de cette eau en ses constituants est la plus avantageuse. Au surplus, dans le premier cas, au moins, la forme et les dimensions de la flamme ne sont pas améliorées par la présence de l'atmosphère de vapeur d'eau, alors que l'énergie du jet de vapeur est donc ainsi pratiquement gaspillée. L'invention permet de remédier à ces inconvénients grâce à un nouveau procédé et à un nouveau dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, visant à l'amélioration du rendement des brûleurs à combustible gazeux ou gazéifié dans les foyers de ch biffage domestique ou industriel , du type dans lesquels on utilise un apport de vapeur d'eau pour bénéficier de la dissociation de cette eau, sous l'effet de la chaleur dégagée par la flamme de ce brûleur, ce procédé et ce dispositif étant caractérisés en ce que l'on injecte dans le dard, c'est à dire dans le point le plus chaud de la flamme du brûleur, au moins deux jets symétriques de vapeur d'eau souspression dirigés vers l'avant de la flamme en fais zut un angle compris entre 25 et 650C avec l'axe de symétrie de la flamme. L'inventionrepose donc sur la combinaison de trois c bactéristiques précises qui sont - l'emplacement de l'injection de la vapeur d'eau,qui se situe non plus au voisinage ou autour de la flamme mais bien dansle point ;e plus chaud dela flamme, ce qui assure la dissociation la plus totale possible de l'eau en ses constituants - la symétrie avec laquelle les jets de vapeur d'eau sont ainsi dirigés dans la flamme, cettesymétrie assurant que le dard ne sera ni couché ni dévié par rapport à sa direction normale - enfin la direction de ces jets vers l'avant dela flamme, sous unam angle bien déterminé par rapport à l'axe de celle-ci: si l'angle est inférieur à 250, on rencontre l'inconvénient précité que la vapeur d'eau va envelopper la flamme au lieu d'aller dans son centre le plus chaud et au delà de 650, la flamme sera positivement coupée par les jets de vapeur d'eau ce qui n'est évidem-:ient pas souhaitable. Lenombre des jets assurant le résultat recherché peut être aussi faible que 2, minimum assurant la symétrie de 1 apport de vapeur d'eau, pour éviter toute déviation gu dard, mais il peut aller jusqu'à un nombre de jets considérables formant une ouronne conique, concentrique au brûleur et dont le sommet se situe dans le dard de la flamme. I1 est bien entendu que cette amélioration s' applique à tous les brûleurs du type à combustible gazeux ou gazéifié c'est à dire qu'il s'agisse de gaz naturel, de gcs oil pulvérisé ou même de charbon gazéifié. Par ailleur, il est bien entendu que le terme "vapeur d'eau" désigne l'eau portée àl'état gazeux et en aucun cas une pulvérisation en fines gouttelettes. Dans tous ces cas, la proportion entre la quantité de cette vapeur d'eau injectée dans le dard de la flamme et la quantité de combustible est maintenue constante pour une allure déterminée du brûleur c'est à dire qu'il n'est pas nécessaire deprévoir de modification de cetteproportion en cours de fonctionnement. I1 est bien entendu souhaitable que cette proportion soit établie une fois pour toute pour chaque allure du brûleur dès l'allumage de celui ci et à cet effet l'invention prévoit des moyens pour maintenir cette proportion optimale constante par exemple par des moyens de liaison mécanique entrel'ouverture du brûleur et les moyens d'alimentation en vapeur d'eau sous pression. Cette alimentation pourra se faire par exemple à Sartit d'une source d'alimentation en eau (réservoir ou réseau de distri bution)dont les tubulures s'en vont dans une zone alimentée par une partie dela chaleur perdue provenant du brûleur par exemple la cheminée. L 'eau est ainsi vaporisée sans aucun gaspillage d'énergie et elle est ensuite dirigée de manière convenable vers les tubulures de projection de vapeur vers le dard de la flamme. Bien que l'on aitmentionné l'angle compris entre 25 et 650 par rapport à l'axe dela flamme, l'angle optimum d'injection de vapeur d'eau dans la flamme se situe aux alentours de 45oye Au surplus, pour que la vapeur d'eau atteigne effectivement le dard de la flamme, elle ne doit pas subit d'effet de déviation et d'entraînement par le jet de combustible; au contraire, la pression de chaque jet de vapeur d'eau devra être au moins suffisante pour traverser le jet de combustible jusqutau dard. A cet effet, cette pression devra être évaluée dans chaque cas particulier, en fonction du débit du brûleur et du diamètre dela flamme au point oû le jet de vapeur d'eau la rencontre. Il en résulte d'une part une augmentation en volume de la flamme par l'effet de dilatation produit par la vapeur et d'autre part un prolongement vers l'avant de la flamme résultant de l'orientation vers l'avant des jets de vapeur. Par ailleurs,outre cette dilatation et cet allongement de la flamme, et outre cette amélioration du rendement du carburant grâce aux produits de dissocia--ion de la vapeur d'eau, cette vapeur d'eau , sous l'effet dela pression, assurera un' brassage des carburants et de comburants contenus dans l'alimentation existante et également dans la vapeur d'eau et ses produits de dissociation, ce qui assurera un mélange gazeux plus homogène dont la combustion sera donc plus complète, ce qui contribuera d'une part à l'amelroration du rendement thermique du combustible et d'autre part à la perfection de sa combustion et par voie de conséquence à la diminution de la pollution environnante. Bien entendu, il n'est pas question de limiter l'invention à aucun combustible d'origine gazeuse, liquide ou solide puis gazéifié déjà utilisé ou destiné à être utilisé dans l'avenir pour l'alimentation des brûleurs, ni à aucun type de brûleur ou application de ces brûleurs, ni à aucun type de brûleur ou application de ces brûleurs, l'invention étant délimitée essentiellement par les revendications ci-après. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour l'amélioration du rendement des brûleurs à combustible gazeux ou gazéifié dans les foyers de chauffage domestiques et industriels du type dans lequel la flamme du brûleur se dévelopr pe dans une atmosphère chargée en vapeur d'eau, caractérisé en ce que la vapeur d'eau est injectée dans le dard de la flamme du brûleur sous forme d'au moins deux jets symétriques de vapeur d'eau sous pression, dirigés vers l'avant de la flamme. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les jets symétriques de vapeur d'eau sous pression sont dirigés suivant un angle compris entre 25 et 650 par rapport à l'axe de la flamme. 3 - Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les jets de vapeur d'eau constituent un entonnoir cônique concentrique au brûleur et dont le sommet se situe dans le dard de la flamme. 4 - Procédé selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour maintenir optimale la proportion de la vapeur d'eau introduite par rapport à l'alimentation en carburant du brûleur. revenvications 1 à 4 5 - Procédé selon l'une quelconque des ' caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour ajuster la pression de la vapeur d'eau à une valeur telle, en fonction du débit du brûleur et du diamètre de la flamme, que les jets de vapeur d'eau pénètrent ladite flamme jusqu'au dard. l'ensemble 6 - Dispositif pour la mise oeuvre du procédé selon des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il se compose d'au moins deux tubulures d'amenée de vapeur d'eau sous pression débouchant au voisinage du dard de la flamme et inclinées l'une vers l'autre et vers l'avant de ladite flamme symétriquement par rapport à l'axe du brûleur. 7 - Dispositif selon la revendication 6----------------------- carac- térisé en ce que lesdites tubulures sont groupées suivant une couronne continue autour de la flamme; 8 - Dispositif selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les tubulures sont inclinées par rapport à l'axe de la flamme suivant un angle faisant 25 à 650 par rapport à cet axe. 9 - Dispositif selon les revendications 6 à 8, caractérisé en ce que au moins une liaison est prévue entre les organes de réglage de 1' alimentation en carburant et ceux de l'alimentation en vapeur d'eau de manière à maintenir optimale la proportion de vapeur introduite dans la flamme par rapport au débit du carburant. l'une quelconque des 10- Dispositif selon / revendications 6 à 9, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour ajuster la pression de la vapeur d'eau à une valeur telle, en fonction du débit du brûleur et du diamètre de la flamme, que les jets de vapeur d'eau pénètrent ladite flamme jusqu'au dard.