Brevet FR2288943A1 — publié le 19760521

L'invention concerne un appareil de combustion secondaire destiné aux gaz de fumée de matières solides, liquides et gazeuses ou matières analogues. Les appareils de ce type sont employés en particulier à la suite des fourneaux servant à brûler du bois, du papier ou autres matériaux analogues. L'inconvénient général des appareils antérieurs de combustion secondaire destinés à cet effet est que la combustion des particules non brayées contenues dans les gaz de fumée est incomplète et que par suite elles ont tendance à former de la fumée ou encore, que malgré la combustion secondaire elles contiennent encore des quantités notables de substances nocives. L'invention a surtout pour but d'éliminer cet inconvénient des appareils antérieurs et d'assurer une combustion aussi complète que possible et sans fumée. L'invention réside donc essentiellement dans la présence de chicanes par lesquelles on fait passer obligatoirement les gaz de fumée en même temps qu'un courant supplémentaire d'air comburant afin d'engendrer une zone d'incandescence. Selon une autre caractéristique de l'invention, en plus d'au moins un dispositif d'arrivée du courant supplémentaire d'air comburant, un. brûleur se trouve monté en amont desdites chicanes dans le sens d'écoulement des gaz de fumée. Par suite du contact entre les particules à briller et les surfaces chaudes des chicanes qui se trouvent sur leur parcours d'écoulement, les gaz de fumée sont chauffés davantage pendant le fonctionnement de l'appareil de combustion secondaire ou maintenus à une température élevée qui assure une combustion complète des particules non encore brillées Cela est possible grace au fait que les particules de matière combustible allumées par exemple par un brûleur, par exemple des particules de bois, de papier, de cendre légère, etc., chauffent les chicanes en peu de temps, de sorte que celles-ci emmagasinent une quantité de chaleur d'autant plus grande et sont ainsi portées à une haute température.Par suite, les gaz qui les balaient ou les traverses sont continuellement chauffés par les chicanes de sorte que le brûleur, éventuellement mis en action pour la mise en service de l'appareil de combustion secondaire, peut être mis hors d'action au bout d'untemps de fonctionnement relativement court. Il s'établit un état que d'une part les chicanes assurent la température d'allumage nécessaire ensuite à la combustion. secondaire des particules amenées, masque, d'autre part, elles sont chauffées davantage par les gaz de fumée ou les particules qui brûlent de sorte qu'elles gardent leur haute température. Une turbulence imprimée simultanément aux gaz de fumée par les chicanes peut contribuer davantage à un état uniformément chaud des gaz de fumée. Les chicanes peuvent être conçues de telle sorte que les gaz de fumée, en particulier la totalité des gaz de fumée qui traversent l'appareil de combustion secondaire, soient amenés à passer obligatoirement par celles-ci. Elles peuvent présenter des éléments en forme de tamis, par exemple formés de métal déployé, de roches poreuses, etc. ou bien être formés de ces matières. De préférence, les éléments qui forment totalement ou partiellement les chicanes sont disposés en zigzag. Des éléments séparateurs de poussière peuvent aussi être avantageusement dis-posés - de préférence au dessus des chicanes - transversalement à la direction d'écoulement des gaz de fumée qui brûlent. Les gaz de fumée qui balaient ces éléments séparateurs de poussière cèdent les particules de poussière ou autres qu'ils contiennent et qui heurtent les éléments séparateurs, ce qui fait que ces particules tombent vers le bas à travers les chicanes chauffées et que le temps supplémentaire de séjour dans la zone d'incandescence des chicanes, nécessaire à leur combustion complète, est assuré. Cette action peut encore être favorisée par le fait que le fond de l'appareil de combustion secondaire soit équipé de fonds rapportés, de doubles fonds ou d'autres agencements d'incandescence, pour la combustion de la cendre qui tombe. De préférence, les gaz de fumée qui brûlent sont guidés à travers l'appareil de combustion secondaire avec plusieurs déviations. On obtient ainsi un brassage particulièrement efficace qui favorise également la combustion complète des particules à brûler contenues dans les gaz de fumée. En outre, de préférence, pour guider efficacement les gaz de fumée, des cloisons prévues entre un tronçon inférieur de conduit et un tronçon situé au dessus de celui-ci et qui lui fait suite dans le sens d'écoulement sont inclinées de telle sorte que chacun des tronçons de conduit s'élargit un peu coniauement du côté d'entrée au côté de sortie. De préférence, l'air comburant supplémentaire est amené successivement aux gaz de fumée, sur leur trajet d'écoulement, de sorte que l'on peut arriver à réunir l'air et les particules à boules d'une façon conforme au processus de combustion. Toutefois, en général, il faut disposer dans la partie inférieure de l'appareil de combustion secondaire, en amont des chicanes, un brûleur servant à amener les gaz de fumée ainsi qu'au moins une partie de l'arrivée d'air comburant. Dans un mode de réalisation avantageux de l'appareil, l'amenée de l'air comburant supplémentaire peut être réglée volontairement ou automatiquement, par exemple en fonction de la température des gaz de fumée et en particulier en ce sens que, lorsqu'il existe plusieurs tuyaux d'amenée d'air comburant distribués sur le parcours d'écoulement des gaz de fumée, les tuyaux d'amenée les plus proches de la sortie sont fermés les premiers. Avantageusement, le brûleur est mis hors d'action ou en action en fonction de l'état des gaz de fumée, en particulier de leur température. En outre, l'appareil peut comporter un ou plusieurs organes de réglage disposés dans le parcours d'écoulement des gaz de fumée et servant à régler ou à barrer la section de passage, en particulier à la sortie de l'appareil. Avantageusement, un refroidisseur placé à la suite de l'appareil de combustion secondaire et éventuellement réuni à celui-ci en un bloc sert à refroidir dans une large mesure à la température extérieure les gag de fumée chauffés de façon qu'ils paissent s'échapper à l'exté- rieur dans un état inoffensif pour l'environnement. En outre, en réglant l'amenée d'air ou le passage de l'air à travers l'appareil de combustion secondaire, on peut adapter celui-ci aux particules de matière contenues dans chaque cas dans les gaz de fumée et qu'il s'agit de brûleur, de façon telle que l'on obtienne une combustion avantageuse. Eventuellement, on peut aussi utiliser à cet effet un ventilateur pouvant être mis en action et hors d'action ou bien réglable. D'autres détails de l'invention figurent dans la deecription ci-après, portant sur un exemple d'exécution, par exemple adjoint à un fourneau à bots. L'appareil de combustion secondaire 10 représenté en coupe, de préférence muni d'une isolation extérieure (non repr6- senté) peut être prévu comme groupe indépendant ou comme partie d'une installation dont l'appareil principal de combustion brille des combustibles solides, liquides ou encore gazeux. -Les gaz de fumée engendrés sont introduits dans l'appareil de combustion secondaire dans le sens de la flèche x1, à travers la tubulure d'amenée 11 ou un tube d'amenée correspondant.Les gaz de fumée arrivent tout d'abord à une chambre inférieure 12 limitée vers le haut par une cloison inclinée 13 de telle sorte que la chambre s'élargit dans le sens d'écoulement x1. De la chambre 12 qui contient comme indiqué ci-après une zone d'incandescence, les gaz de fumée arrivent, dans le sens des flèches x2, x3, en étant dé vides par une ouverture de passage 14, à une autre chambre 15 située au dessus de la chambre 12 et qui s'élargit également dans le sens d'écoulement 3' étant limitée vers le bas par la cloison inclinée 13 et vers le haut par la cloison 16 inclinée en sens opposé, De la chambre 15, les gaz de fumée, à nouveau déviés, arrivent par une autre ouverture de passage 7, dans le sens de la flèche x4, à une chambre terminale supérieure 18 qui est limitée vers le bas par la cloison 16 et s'élargit également dans le sens d'écoulement vers la sortie 13. Par la sortie 19, les gaz de fumée sont avantageusement amenés, dans le sens de la flèche x5, à un refroidisseur 20 qui peut éventuellement être réuni en un groupe atec l'appareil de combustion secondaire 10. Le refroidisseur peut être conçu de façon quelconque, par exemple fonctionner avec arrivée d'air frais ou comme refroidisseur à gaz ou bien les gaz de fumée peuvent aussi être amenés à un appareil approprié, servant à utiliser l'énergie et qui peut aussi être constitué par le refroidisseur lui-même. Pour liallumage et la mise en route de la combustion, un brûleur indiqué en 21, par exemple un brûleur à mazout ou à gaz, est disposé dans la partie inférieure de la chambre 12 et de préférence au voisinage de l'entrée 11. L'arrivée de l'air comburant se fait par exemple en plusieurs points successifs dane le sens d'écoulement, par exemple ai: points 22, 23 et 24. Dans la chambre 12 sont en outre disposés des éléments séparateurs de poussière 25, situés dans la partie supérieure de la chambre, par exemple en partant de la paroi limite supérieure 13, de sorte que les gaz de fumée qui affluent dans le sens de la flèche xl frap pent les éléments séparateurs de poussière et sont déviés au moins partiellement vers le bas en causant une turbulence.Dans la partie inférieure de la chambre sont installées des chicanes, sous la forme d'éléments en zig .ag 26 qui sont de préférence en forme de tamis, fabriqués en métal déployé, en roches poreuses ou analogues. Ils sont disposés de telle sorte qu'autant que possible la totalité des gaz de fumée est guidée dans le sens de la flèche x2 à travers les chicanes. En aval des chicanes et en amont du passage 14 - ou en un autre point approprié - est disposé un capteur de température 27 d'un thermostat, qui règle en fonction de la température l'amenée du combustible au brûleur 21 et/ou l'amenée d'air comburant aux points 22, 23 et 24.En outre, par exemple dans la sortie 19 peut être disposé un organe d'étranglement (non représenté) par exemple un papillon, qui peut barrer totalement ou partiellement la section de passage et ainsi régler l'écoulement des gaz de fumée. Le réglage de l'organe d'étranglement peut également s'effectuer automatiquement en fonction de la température dans l'appareil de combustion secondaire, par exemple au moyen du capteur de température 27. En outre, à la section de passage 14 peut être prévu un volet de réglage 28 qui permet de barrer le passage des gaz de fumée à travers le passage 14, par exemple pour le chauffage initial de l'appareil de combustion secondaire, en faisant passer le volet à la position 28'. En outre, sur le fond de l'appareil sont de préférence posées des plaques de fond 29 servant d'agencements d'incandescence. L'appareil de combustion secondaire fonctionne comme suit : Les gaz de fumée engendrés par exemple par combustion de bois ou de papier dans un four situé en amont arrivent à l'appareil de combustion secondaire 10, dans le sens de la flèche i1, par tirage naturel ou grace à un ventilateur. Pour la mise en service de l'appareil de combustion secondaire 10, on met en action le brûleur 21 afin d'amener du mazout ou du gaz combustible et en même temps, on ajoute de l'air comburant aux gaz de fumée, tout d'abord par le tuyau d'amenée 22.Les gaz de fumée passent à travers les chicanes 26 qui s'échauffent graduellement sous l'action des gaz allumés chauds et forment une zone dsincandes- cence à travers lesquels les gaz de fumée sont amenés à passer obligatoirement, en ce sens qutils sont empêchées de s'échapper et de contourner les chicanes, gracie à une disposition appropriée des parois, en particulier aussi des éléments séparateurs de poussière 25. En même temps - éventuellement en combinaison avec un réglage approprié de l'amenée de gaz de fumée - un temps de séjour suffisant des gaz de fumée dans la zone d'incandescence est assuré.Les constituants non brûlés mais combustibles qui sont contenus dans les gaz de fumée sont ainsi également brûlés de sorte que l'on obtient une combustion aussi complète que possible des gaz. Les gaz de fumée ayant subi la combustion secondaire sous l'action des chicanes dans la chambre 12 arrivent alors, dans le sens des flèches x2, s32 x4 et X5, après ouverture du passage 14 ou d'un organe d'etran ement cdisposé en aval de l'ap- pareil de combustion secondaire 10, au tuyau de sortie 19 et au refroidisseur qui fait suite, en étant déviés et en traversant les chambres supérieures 15 et 18, de la façon déjà décrite. Les particules de poussière ou de cendre contenues dans les gaz de fumée, qui rebondissent et sont déviées sur les éléments séparateurs de poussière 25, sont amenées contre les chicanes 26 ou tombent sur les agencements d'incandescence 29 où elles brûlent également, de sorte que pratiquement toutes les particules brûlent et qu'il ne reste pas de cendre. On peut ainsi se passer d'un appareil spécial pour l'élimination des poussières. Le capteur de température 27 d'un thermostat peut mettre le brûleur 21 hors d'action aussitôt qu'une température élevée et déterminée, par exemple 8000C, est atteinte en aval de la chambre 12, ou en un autre point approprié où peut être disposé le capteur de température. Grâce aux chicanes 26 chauffées à cette température, l'appareil de combustion secondaire se maintient de lui-même en fonctionnement même après mise hors d'action du brûleur car par suite de leur temps de séjour plus long dans la zone d'incandescence des chicanes, les gaz de fumée qui entrent dans l'appareil de combustion secondaire sont continuellement allumés et bralés et maintiennent ainsi constamment la tempéra ture nécessaire à la combustion. Eventuellement, au lieu d'être assurée par un thermostat, la commande du brûleur 21 peut aussi se faire en fonction du temps, le brûleur étant mis hors d'action automatiquement selon les besoins, au bout d'un temps déterminé. L'air comburant ajouté aux gaz de fumée peut également être réglé volontairement ou automatiquement, en ce sens que l'arrivée d'air est plus ou moins coupée, en fonction de la température ou encore du temps, dventuellement en combinaison avec la mise hors d'action du brûleur 21, de préférence en ce sens que lorsque l'air comburant est amené en plusieurs points du parcours d'écoulement - par exemple dans l'ordre 24-23-22 - l'arrivée d'air la plus proche de la sortie est étranglée ou fermée tout d'abord et ensuite les arrivées d'air plus proches de l'amenée de gaz de fumée. Pour régler la quantité de gaz de fumée qui passe par l'appareil de combustion secondaire, le dispositif d'étranglement éventuellement prévu dans le parcours d'écoulement, par exemple dans la sortie 24, ou encore un ventilateur qui amène les gaz de fumée, peuvent être réglés automatiquement plus ou moins fort en fonction de la température. Dans de petites instal lattions, il suffit en général, au lieu d'une aération par ven- tilateur, de disposer de simples organes de réglage d'arrivée, par exemple sous la forme de volete oscillants. Si la température arrive à nouveau en dessous du niveau nécessaire à la combustion secondaire, par exemple 8000 C, il se produit une nouvelle mise en action, de préférence automatique, du brûleur 21. Afin qu'il ne se produise pas de risques dtincen- die lorsqu'on oublie d'arrêter l'appareil de combustion secondaire, une mise hors d'action finale de celui-ci peut être prévue, par exemple grace à un relais qui interrompt l'arrivée du courant, ce qui peut par exemple se faire, selon les circonstances, envi- ron 1 à 6 heures après la mise en service de l'appareil. Pour augmenter l'économie, les gaz de fumée chauds qui quittent l'appareil de combustion peuvent être amenés à un dispositif approprié dans lequel leur chaleur est encore utilisée, par exemple pour le chauffage de locaux ou installations techniques ou à d'autres usages. REVENDICATIONS 1. Appareil de combustion secondaire destiné aux gaz de fumée de matières solides, liquides et gazeuses, en particulier de bois, de papier ou matériaux analogues, caractérisé par la présence de chicanes par lesquelles on fait passer obligatoire- ment les gaz de fumée en même temps qu'un courant supplémentaire d'air comburant afin d'engendrer une zone d'incandescence. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, en plus d'au moins un dispositif d'arrivée du courant supplémentaire d'air comburant, un brûleur se trouve monté en amont desdites chicanes dans le sens d'écoulement des gaz de fumée. 3. Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les chicanes sont perméables aux gaz et que l'on fait passer obligatoirement les gaz de fumée à travers celles-ci. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les chicanes sont disposées, dans la section de passage des gaz de fumée, de façon telle que pratiquement la totalité des gaz de fumée qui traversent 11 appareil soit dirigée à travers les chicanes. 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les chicanes présentent des éléments disposés en zigzag. 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les chicanes présentent des éléments en forme de tamis, par exemple formés de métal déployé, de roches poreuses ou analogues. 7. Appareil selon l'une des revendications 1 å 6, caractérisé par le fait qu'il comporte des éléments séparateurs de poussière disposés transversalement à la direction d'écoulement des gaz de fumée. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les éléments séparateurs de poussière sont disposés au dessus des chicanes. 9. Appareil selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé par le fait que les éléments séparateurs de poussière sont sous la forme de plaques transversales disposées sur la paroi de toit d'une chambre en forme de canal, servant à guider les gaz de fumée et contenant les chicanes. 10. Appareil selon l'une des revendications i à 9, caractérisé par le fait que pour la combustion de cendre ou autres résidus qui tombent, le fond de l'appareil est muni de fonds rapportés, de doubles fonds ou d'autres agencements d'incandescence. 11. Appareil selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que les gaz de fumée traversent l'appareil avec plusieurs déviations. 12. Appareil selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que pour diriger en zigzag les gaz dé fumée, des- cloisons disposées entre une chambre inférieure en forme de conduit et une chambre supérieure superposée en forme de conduit, qui lui fait suite dans le sens d'écoulement, sont inclinées de telle sorte que chacune des chambres s'élargit un peu coniquement du côté d'entrée au côté de sortie. 13. Appareil selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs tuyaux d'amenée d'air disposés dans le parcours d'écoulement des gaz de fumée. 14. Appareil selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait qu'un brûleur prévu pour allumer les gaz de fumée, par exemple un brûleur à mazout ou à gaz, et au moins une partie des tuyaux d'amenée destinés à l'air comburant supplémentaire, sont disposés en amont des chicanes dans la partie inférieure de l'appareil. 15. - Appareil selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il comporte un dispositif permettant de régler à volonté ou automatiquement l'amenée de l'air comburant supplémentaire, par exemple en fonction de la température des gaz de fumée. 16. Appareil selon la rEvendication 15, caractérisé par le fait qu'il comporte un réglage de fermeture de l'air comburant supplémentaire de sorte que dans le cas où plusieurs tuyaux d'amenée d'air sont distribués sur le parcours des gaz de funée, les tuyaux les plus proches de la sortie sont fermés les premiers. 17. Appareil selon l'une des revendications 1 à 16, caractérisé par le fait au'il comporte un dispositif qui met hors d'action ou en action les brûleurs en fonction de l'étatdes gaz de fumée, en particulier de leur température. 18. Appareil selon l'une des revendications i à 17, caractérisé par le fait qu'il comporte un ou plusieurs organes de réglage disposés dans le parcours des gaz de fumée et servant à régler ou à barrer la section de passage, en particulier à la sortie de l'appareil. 19. Appareil selon l'une des revendications 1 à 18, caractérisé par le fait qu'il est suivi d'un refroidisseur de gaz defumée, formant éventuellement un bloc avec lui.