Brevet FR2420090A1 — publié le 19791012

la présente invention concerne un dispositif de chauffe pour combustibles solides, liquides ou gazeux. Dans beaucoup d'installations produisant des déchets combustibles, les chaufferies sont étudiées pour brayer ces résidus combustibles, généralement solides, ainsi que des combustibles liquides ou ga zeux. En outre, la torte augmentation du prix du mazout a entrané un recours de plus en plus fréquent aux dérivés moins comateux du charbon, tels que le coke. Les combustibles solides convenant mieux aux feux continus, tandis que les combustibles liquides ou gazeux conviennent mieux aux chauffes intermittentes, cest-d-dire réglées, on recherche de plus en plus les fours réversibles pouvant aussi bien brûler des combustibles solides que liquides ou gazeux. On connatt des dispositifs de chauffe à foyer fractionné permettant de brtler les combustibles solides dans une partie du foyer et les combustibles liquides ou gazeux dans l'autre. Dans ces dispositifs, les gaz chauds des combustibles liquides sont évacués par le conduit d'évacuation du foyer des combustibles solides. En outre, le Brevet Suisse 489.747 propose d'équiper le dispositif de chauffe d'un second foyer brillant des combustibles liquides ou gazeux, disposé en dehors d'un premier foyer brtlant des combustibles solides ; dans ce dispositif de chauffe les gaz chauds du second foyer sont introduits derrière le conduit d'évacuation du premier foyer (par rapport au sens d'écoulement des gaz chauds du premier foyer).Dans les installations de chauffage à air chaud, ce dispositif permet de ne pas devoir attendre le refroidissement d'un des systèmes de combustion pour passer à l'autre. Mais si ce dispositif prXsente des avantages pour le chauffage à air chaud, on conçoit aisément qu'avec les systèmes de chauffage à eau chaude une grande partie de la chaleur sera inutilisée, en particulier avec les combustibles liquides ou gazeux0 L'expérience a révélé que le problème le plus important dans la construction d'une chaufferie réversible réside dans le fait qu'un temps prédéterminé de combustion exige pour un combustible solide un foyer d'un volume déterminé, volume qui se trouve entre trop grand pour la chauffe au mazout ou au gaz, ce qui se traduit parut refrii,ientinsuffisant et une mauvaise combustion. On sait, en outre, que dans les foyers utilisés pour les deux genres de com bustiblee, il se produit une fausse arrivée d'air de la partie non chauffée si le tirage de la cheminée est bon ; on peut également constater qu'en cas de mauvais ou faible tirage de la cheminée les gaz chauds peuvent produire un ruissellement daces la partie froide du foyer. Avec la chauffe au mazout une rentabilité élevée exige un bon rendement du foyer. Pour cela on doit atteindre, outre un léger excès d'air, des températures de gaz chauds aussi basses que pos sible. Avec la chauffe au mazout ou au gaz, ces conditions nFces- sitent, avec les normes existantes, une grande surface chauffante par convection.Dans le chauffage par combustible solide fonctionnant à charge partielle, ceci pose des problèmes devant être résolus par des méthodes constructives, à savoir que, dans un fonctionnement à charge partielle à environ 20 % de la puissance nominale, avec combustion de coke, les températures des gaz chauds n'atteignent que 40Q à 80nu, de sorte qu'à la longue il n'est pas possible d'obtenir un tirage de cheminée constant avec des cheminées courtes et d'assez grandes dimensions0 La présente invention a donc pour objet de réaliser un foyer pour chaudière réversible chauffé avec des combustibles solides, liquides ou gazeux, permettant une combustion parfaite sur une gamme étendue d'excès d'air dans la chauffe au mazout, mais d'améliorer le tirage de la cheminée dans la chauffe au coke, de façon à obtenir un tirage suffisant sans ventilateur de cheminée même en fonctionnant à charge partielle. Ce but est atteint, conformément à l'invention, par un dispositif de chauffe pour combustibles fluides (liquides ou gazeux) ou solides, comportant un foyer unique pour les deux genres de combustibles et des carneaux d'évacuation de gaz chaudsraccordés au foyer, construit- sous forme d'éléments multiples, caractérisé en ce que, dans un premier foyer dimensionné pour la combustion des combustibles solides, est insérée une paroi rapportée, amovible, étanchément fixée-et non refroidie définissant, dans la partie supérieure du premier foyer, un second foyer dimensionné pour la combustion des combustibles liquides ou gazeux, et en ce a mOins que, au-dessus du premier foyer, il est prévuunpassage obturable faisant communiquer ce foyer avec au moins un carneau, ledit passage pouvant, au moyen d'une bonde, outre ouvert pour la combus- tion des combustibles solides et obturé pour la combustion des combustibles liquides ou gazeux. Le dispositif de chauffe selon l'invention présente en outre, les caractéristiques suivantes, séparément ou en diverses combi nuaisons - la paroi rapportée est constituée par une plaque rigide incur vée dont la concavité est dirigée vers le second foyer - cette paroi rapportée repose sur des nervures des parois laté rales du premier foyer et le joint d'étanchéité est constitué par un cordon d'étanchéité en matière réfractaire placé entre les nervures et la paroi rapportée - le passage obturable fait communiquer le premier foyer avec le second carneau d'évacuation de gaz chauds ; - le dispositif comporte deux passages faisant communiquer le premier foyer-avec les conduits inverseurs avant joignant le premier au second carneau d'évacuation de gaz chauds. L'invention est décrite, ci-après, en détail en se référant à un exemple préféré non limitatif de réalisation, représenté sur les dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une coupe verticale longitudinale, selon la ligne 1-1 de la Figure 2 d'un dispositif de chauffe équipé pour le chauffage au mazout - La Figure 2 est une coupe verticale transversale, selon la ligne 2-2 de la Figure 1 entre l'élément avant et le premier élément médian du dispositif ; - La Figure 3 est une coupe horizontale longitudinale , selon la ligne 3-3 de la Figure 1,du dispositif - La Figure 4 est une vue en bout, depuis la ligne 4-4 de la Figure-1,du dispositif - La Figure 5 est une vue en bout,depuis la ligne 5-5 de la Fi gure 1, du dispositif privé de son brtleur à mazout ; et - La Figure 6 est une coupe verticale transversale, dans le meme plan que celle de la Figure 2 mais représentant le dispo sitif équipé pour le chauffage au coke. Les six Pigures 1 à 6 des dessins représentent une chaudière à éléments multiples en fonte, de construction connue en soi, dont on distingue, sur la Figure 1, un élément avant 1, trois éléments médians 2, et un élément arrière 3. Le foyer 4 se charge par la partie avant représentée sur la Figure 5. Les conduits d'évacuation de gaz chauds du foyer 4 ne sont pas représentés sur les dessins mais se trouvent dans l'élément arrière 3 et forment un passage faisant communiquer le foyer 4 avec les premiers carneaux de gaz chauds 5 disposés le long des parois latérales de la chaudière.Dans l'élément avant 1 se trouvent les deux conduits inverseurs 7 joignant les premiers carneaux 5 avec les seconds carneaux 6 qui se réunissent dans l'élément arrière 9 et et communiquent, par un registre réglable 11 (Figure 4), avec la cheminée (non représentée). Les parois entourant le foyer 4 et les carneaux 5 et 6 et intermédiaires à eux sont creux et remplis1 de façon connue, de l'eau de l'installation de chauffage. Les éléments 1, 2, 3 sont joints ensemble par des raccords 12 de façon que l'eau de l'installation de chauffage (non représentée) puisse passer de l'installation de chauffage à la chaudière par le retour d'eau 10, et de la chaudière à l'installation de chauffage par le départ d'eau 9. L'ensemble de la chaudière est oalo- rifugé par une matière isolante telle que la laine de verre placée sur ses parois latérales 20, sa paroi arrière 21 et sa paroi supérieure 22. La paroi avant, ou plaque de devanture, (Figure 5) comporte, également de façon connue,une porte de foyer ou de chargement 50 également dénommée porte à brtlear, une porte de ringardage et de vidange des cendres 51 à volet de tirage 52 jointe par une chatne 53 à un r6rulateur d'arrivée d'air 54, réglant l'ou- verture du volet 52 en fonction de la température de l'eau dans les réservoirs d'eau des parois latérales de l'élément avant 1. La Figure 5 laisse également apparattre, dans La torte de foyer 50, une ouverture 55 pour le brûleur à mazout ( absent sur la Figure 5), que l'on obture d'une plaque appropriée pour la mar che en combustible solide. lé dispositif pourra également comporter un bradeur inamovible escamotable comme il s'en recontre déjà sur diverses chaudières. Jusqu'ici, la chaudière à éléments multiples selon l'invention ne se distingue pas des chaudières à éléments multiples pour installations de chauffage à foyer commun pour combustibles solides, liquides ou gazeux. L'invention consiste en ce que cette chaudière à éléments multiples comporte, dans son foyer 4, une paroi rapportée non refroidie 60 et des passages obturables 61 et 62 faisant communiquer le foyer 4 avec les carneaux de gaz chauds 5 et 6 (Pigures 1, 2, 3 et 6). Sur les Figures 1 et 2, la paroi rapportée 60 est en place et les passages 61 et 62 sont obturés par des bondes 63.Il se constitue ainsi un foyer plus petit 64, séparé du foyer 4 et il se forme une surface chauffante par rayonnem-nt/ permettant une combustion parfaite des combustibles liquides ou gazeux dans une gamme étendue d'excès d'air. Héme à régime réduit, il sera possible dtatteindre des facteurs d'escbs d'air compris entre 1,15 et 1,10 LB paroi rapportée non refroidie 60 peut être faite de fonte grise ou de tôle.Il importe seulement qu'elle sépare étanchément l'un de l'autre les deux compartiments 64 et 65 du foyer 4 (Fi- gure 2) pour empocher, en cas de bon tirage de la cheminée, une fausse arrivée d'air du compartiment inférieur 65 non chauffé au compartiment supérieur 64 chauffé et d'autre part pour empe- cher, en cas de tirage faible de la cheminée, la pénétration des gai de chauffage dans le compartiment inférieur froid 65 et, de de fait, la formation de ruissellement. Il y a avantage à ce qu'un joint d'étanchéité 67, tel qu'un cordon Kerlain, un ruban d'amiante, ou autre semblable, soit placé entre les nervures de support 66 de la paroi de la chaudière et la paroi rapportée non refroidie 60. Une rentabilité élevée dans la marche au mazout exige un rendement élevé de la chauffe et exige, outre un faible coefficient d'excès des az d'air, une température e sortie aussi basse que possible. La chaudière selon l'invention peut être construite de façon à obtenir des températures de gaz de sortie ne dépassant pas 200 à 220nu pouvant être atteintes, conformément aux prescriptions en vigueur, avec une grande surface de chauffage par convection. Mais c'est principalement cette grande surface de chauffage par convection qui pose, avec les combustibles solides et en particulier dans la marche à charge partielle, des problèmes devant outre également résolus.On a établi, qu'en marche à charge par- tielle à 20 ffi du rendement théorique~ au coke, les températures des gaz de sortie se situent entre 40Q et 80 C, On ne pouvait donc pas, dans des conditions déterminées, maintenir un tirage constant de la cheminée sans l'adjonction d'un ventilateur de cheminée. Pour résoudre ce problème, l'invention propose en outre de prévoir des passages 61 et 62, faisant communiquer le foyer 4 avec les carneaux de gaz chauds 5 et 6. Pour obtenir un effet optimal ces passages 61, 62 pourront par exemple déboucher dans les conduits inverseurs 7 de l'élément avant. De cette façon, lorsque le dispositif brûlera des matières solides, les gaz de chauffage chauds pourront entre mélangés aux gaz de sortie, ce qui permettra le maintien d'un tirage constant de la cheminée même dans une marche à charge partielle Le foyer 4 sans la paroi rapportée 60 est évidemment dimensionné en vue de la combustion de combustibles solides, de façon à présenter un volume de foyer approprié à la réception de la quantité de combustibles solides nécessaire au temps de combustion prédéterminé. RHVENDICÂT IONS 1. Dispositif de chauffe pour combustibles fluides (liquides ou gazeux) ou solides, comportant un foyer unique pour les deux genres de combustibles et des carneaux d'évacuation de gaz chauds raccordés au foyer, construit sous forme d'éléments multiples, caractérisé en ce que, dans un premier foyer di mensionné pour la combustion des combustibles solides, est insérée une paroi rapportée, amovible, étanchément fixée et non refroidie définissant, dans la partie supérieure du premier foyer, un second foyer dimensionné pour la combustion des combustibles liquides ou gazeux, et en ce que, au-dessus du premier foyer, il est prévu au moins un passage obturable faisant communiquer ce foyer avec au moins l'un desdits car neaux, ledit passage pouvant, au moyen d'une bonde, Outre ouvert pour la combustion des combustibles solides et obturé pour la combustion des combustibles liquides ou gazeux. 2. Dispositif de chauffe selon la Revendication 1, caractérisé en ce que la paroi rapportée est constituée par une plaque rigide incurvée dont la concavité est dirigée vers le second foyer 3. Dispositif de chauffe selon la Revendication 2, caractérisé en ce que la paroi rapportée repose sur des nervures des parois latérales du premier foyer et que le joint d'étanchéité est constitué par un cordon d'étanchéité en matière réfrac taire placé entre les nervures et la paroi rapportée ; ; 4. Dispositif de chauffe selon la Revendication i, caractérisé en ce que le passage obturable fait communiquer le premier foyer avec le second carneau d'évacuation de gaz chauds 5. Dispositif de chauffe selon la Revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif comporte deux passages faisant commu niquer le premier foyer avec les conduits inverseurs avant joignant le premier au second carneau d'évacuation de gaz chauds.