Brevet FR2434337A1 — publié le 19800321

La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour réaliser un traitement d'une huile de chauffage extra-légère, en vue de sa combustion au moyen de buses de pulvérisation. Les installations de chauffage à I 'huile qui fonctionnent avec une huile extra-légère ou huile de moteur Diesel, sont équipées en général avec un br1eur de pulvérisation d'huile sous pression. Un tel brûleur comprend un moteur électrique qui entraîne en même temps une soufflante et une pompe de déplacement d'huile ainsi qutune buse de pulvérisation d'huile, un dispositif -d'allumage, un dispositif de surveillance de la flamme et une tête mélangeuse qui mélange de lrair de combustion avec le nuage d'huile. Ainsi que cela est exposé dans un article " Propriétés des buses de pulvérisation d'huile de la revue "Ol- + Gasfeuerung", Cahier 3, mars 1977, pages 176 à 183), l'efficacité et le rendement d'un brûleur à pulvérisation d'huile dépend essentiellement de la qualité de la pulvérisation. Cette pulvérisation dépend cependant de la qualité de la buse, de la pression de pulvérisation de huile et du mélange avec l'air de combustion. Les pompes de refoulement et de déplacement d'huile sont en général conçues pour une pression comprise entre 5 et 15 bars et sont règlables dans ce domaine. La qualité de la pulvérisation dépend d'une manière générale de la pression de l'huile et de la qualité de la buse. La viscosité de l'huile de chauffage dite "estra-légère" ouhuile de moteur Diesel est indiquée par les raffineries avec 1,4 degré Engler ê 202 C, et elle est généralement livrée avec cette valeur constante. Cependant, la viscosité de l'huile de chauffage ou Diesel varie très fortement avec la tempéral'cure, de sorte que le débit est plus grand avec des viscosités plus élevées. Toutes les installations à brûleur à huile présentent l'inconvénient que cette variation de viscosité n'est pas prise en compte, de sorte qu'il arrive qu'une installation de chauffage à l'huile a été réglée, par exemple, pour une température de 202 de l'huile de chauffage, mais que la température de l'huile décroit lors de températures extérieures plus basses, de sorte que la buse a un débit plus grand et que, le règlage de quantité d'air restant le même, la combos tion est incomplète et dégage de la fumée et de la suie. Il est donc souhaitable de pouvoir maintenir la viscosité de l'huile de chauffage ou de moteur Diesel à une valeur constante, afin que le débit d'alimentation du brûleur reste toujours le meme. Différents systèmes de mélange ont été proposés pour mélanger de manière satisfaisante l'huile de chauffage avec l'air de combustion et assurer ainsi une combustion économique. Cependant, ces proportions ne prennent pas en compte la viscosité de l'huile et ainsi le débit de la buse de pulvérisation de carburant. La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et d'obtenir une viscosité constante de l'huile avant sa pulvérisa tison. Dans ce but, elle a pour objet un procédé de traitement de l'huile de chauffage extra-légère pour sa combustion au moyen de buses de pulvérisation, ce procédé étant caractérisé en ce que l'huile de chauffage extra-légère est chauffée préalablement à une température constante, avant son passage à travers la buse de pulvérisation. Ce chauffage préalable peut être réalisé aussi bien au moyen d'un courant électrique que par la chaleur propre de la tête de mélange. Par exemple, l'huile de chauffage q;iVse trouve tout d'abord à l'étant froid est échauffée au moyen d'un courant électrique, jusqu'à la température désirée, après quoi se produit le processus de pulvérisation et de combustion Ensuite, lorsque la tête de mélange a atteint, sous 11 effet de la combustion, la température nécessaire, le chauffage préalable n'a plus lieu qu'exclusivement par la combustion sur la tête de mélange et l'échauffement par courant électrique est déconnecté. Grâce à cet échauffement préalable de l'huile à une température constante, on obtient plusieurs avantages. Par cette mesure, la viscosité reste toujours constante et réglée à une valeur optimale pour la combustion. En outre, la qualité de la pulvérisation par la buse est nettement améliorée. Enfin, par cet échauffement préalable de l'huile légère ou Diesel, le débit de consommation, pour une même pression d'huile, est abaissé. Ainsi que le mentionne l'article cité plus haut, la viscosité de l'huile a une influence considérable sur le débit. En particulier, on observe le résultat surprenant que le débit croît avec la visco situé. L'explication réside en ce qu'à l'intérieur de la buse se forme un noyau d'air en raison duquel on ne dispose plus de la même section transversale de passage pour l'écoulement de l'huile. Lorsque la viscosité croît, le mouvement de tourbillonnement est plus fortement freiné que le mouvement axial d'écoulement de l'huile. De cette manière, le noyau d'air devient plus petit et la section transversale réelle d'écoulement de l'huile à travers la buse augmente. Lorsque la viscosité a atteint une limite déterminée, qui dépend de la pression et de la consistance de l'huile, le noyau d'air disparatt, de sorte qu'un accroissement supplémentaire de la viscosité a pour conséquence une réduction du débit. On a constaté maintenant que le débit d'huile était diminué par l'échauffement préalable de l'huile. En outre, on obtient l'avantage important que la pression de pulvérisation peut entre abaissée jusqu'à 5 atmosphères avec une bonne pulvérisation, ce qui signifie que chaque brûleur à huile courant peut etre mis en fonctionnement de manière sensiblement moins bruyante. Il était déjà connu de soumettre à un échauffement préalable des huiles lourdes qui pratiquement ne sont pas fluides, en vue de leur pulvérisation, par exemple, au moyen de vapeur d'eau, et de les placer sous pression. Cependant, les conditions de traitement conformes à la présente invention ne pouvaient pas être déduites directement de cette connaissance pratique. Avantageusement, l'échauffement préalable de l'huile est réalisé entre 60 et 1202 C et au maximum à 150 a. Un échauffement à des températures plus élevées n'est pas désirable en raison de la séparation de certaines paraffines. Grâce aux mesures de la présente invention, il est possible de construire des chaudières de plus petites dimensions avec des puissances de chauffage plus faibles, ce qui était jusqu'à maintenant impossible en raison des limites inférieures de dimensionnement des buses de brûleurs à huile. Des buses pour brûleurs à huile sont livrées suivant leur débit en gallons par heure. Dans la pratique, il a été constaté que des buses de brûleur à huile de débit 0,3, 0,4, 0,5 gallonlheure (1,135, 1,514, 1,892 litre/heure) réalisaient une très mauvaise pulvérisation d'huile-de chauffage extra-légère ou d'huile Diesel de viscosité 1,4" Engler/20o C, même avec des pressions de pompe élevées de 10 à 15 bars. Des buses de 0,3 et 0,4 gallon/heure (1,135, 1,514 litre/heure) sont en général très sensibles avec cette viscosité et sont inutilisables dans la pratique. Une buse de 0,5 gallon/heure (1,892 litre/heure) a, par exemple, un débit de 1,7 kg/h à une pression de 7 bars et pour une viscosité de 1,4O Engler.Ma même buse de 0,5 gallongheure (1,892 litre/heure) à 7 bars de pression et un échauffement préalable à-802 C et ainsi une viscosité Engler de 1,1 a un débit de 1,35 kg/h. Avec cette viscosité de 11O Engler, la qualité de la pulvérisation est très bonne. Même avec une pression d'huile de 5 bars, la pulvérisation s'effectue encore sans incidents. Il est ainsi possible, avec un pré-échauffement de l'huile entre 60 et 1502 C, d'utiliser en pratique des buses de 0,3, 0,4, 0,5 gallon/heure (1,135, 1,514, 1,892 litre/heure) avec des pressions d'huile faibles de 5 à 7 bars. Le procédé conforme à l'invention permet pour la première fois des consommations d'huile de 0,8 -à 2 kg/heure par une meilleure pulvérisation. Avec des pressions d'huile plus faibles et une viscosité plus faible, le débit d'huile dans des buses du commerce peut être abaissé jusqu'à 40 k, de sorte qu'unie meilleure pulvérisation et ainsi une meilleure combustion de l'huile de chauffage ou Diesel deviennent possibles. L'invention s'étend à un dispositif pour l'application du procédé précédent caractérisé en ce qu'à l'intérieur d'un tube de brûleur est disposée une chambre de pré chauffage avec chauffage électrique à résistance, sur laquelle est montée une buse de pulvé irisation d'huile, une conduite d'amenée d'huile débouchant dans la chambre de pré chauffage et étant reliée à un échangeur de chaleur ou à une chambre d'échange de chaleur dans la tête de mélange, conduite qui, de son coté, est reliée avec la conduite d'amenée d'-huile ou avec la pompe à huile. L'invention est expliquée ci-après, avec référence à la figure unique du dessin annexé, qui représente un exemple de réalisation de l'objet de l'invention, sous la forme d'une vue en coupe d'un ensemble de brûleur pourvu du dispositif de chauffage d'huile conforme à l'invention. A l'intérieur d'un tube de brûleur 1, qui est entouré par un tube de protection 2, est disposée un chambre de pré chauffage 3 qui présente à l'intérieur des éléments de résistance électrique qui sont alimentés par un conducteur d'amenée 4 en courant, par exemple, à 220 volts, pour un chauffage. A son extrémité antérieure, la chambre de pré chauffage 3 présente une buse 5 montée par ajustement ou par vissage, qui pulvé rise l'huile er direction de la flèche 6. lia buse 5 est entourée, de manière connue en soi, par une installation d'allumage 7, qui produit les étincelles pour l'allumage du nuage d'huile. En outre, il est prévu devant la buse 5, un dispositif de mélange 8, dans lequel s'effectue le mélange du nuage d'huile pulvérisée avec l'air de combustion amené en direction de la flèche 9. Dans la zone de mélange réalisée par le dispositif de mélange 8 est prévu un échangeur de chaleur 10 qui, d'une part, est relié avec la conduite d'amenée 1i d'huile froide provenant de la pompe, et, d'autre part, avec la conduite d'évacuation 12 qui conduit à la chambre de préchauffage 3. Sur la chambre de préchauffage 3 ou dans celle-ci est disposé un thermostat 13 qui est en liaison avec un organe de connexion connu en soi, non représenté. lie chauffage préalable électrique est réglé de telle manière qu'avant la mise en circuit du brûleur à huile, c'est-à-dire de la pompe à huile et du ventilateur à air, le courant électrique est mis en circuit, par le conducteur d'amenée 4 et les résistances-se trouvant dans la chambre de préchauffage 3, de sorte que l'huile de chauffage ou Diesel est échauffée à environ 100Q C. Le thermostat incorporé 1-3 met en circuit le brûleur à huile après qu'a été atteinte une température donnée, de sorte qu'à partir de cet instant devient possible une bonne pulvérisation et une bonne combustion. Suivant le débit, la température descend alors de quelques degrés, mais, avec un débit constant, elle reste constante pendant toute la durée de fonctionnement du brûleur. lie chauffage préalable au moyen de la chaleur propre absorbée dans la tête de mélange 8 par la flamme, s' effectue en ce sens que l'huile qui arrive par la conduite 11 est échauffée par l'échangeur de chaleur 10, et amenée dans la chambre 3 par la conduite 12. En vue d'économiser l'énergie, on procède alors de telle manière que 1 'huile de chauffage ou Diesel est tout d' abord préalablement échauffée à environ 100o C électriquement de la manière décrite ci-dessus, après quoi, une fois atteinte cette température, le brûleur à huile est connecté. Lorsqu'après quelques secondes, la tête de mélange est échauffée et l'huile qui se trouve dans l'échan- geur de chaleur 10 est également amenée à plus de 100Q C par la flamme, ltélément de préchauffage électrique est déconnecté au moyen du thermostat 13 et du dispositif de commande. Pendant la totalité du temps de marche du brûleur, l'huile est ainsi amenée à une température constante par 1' échangeur de chaleur 10. D'autres modes de réalisation pratique du dispositif conforme à l'invention sont également possibles sans sortir du domaine de protection. - R E V B N D I C A T I 0 N S - 1. Procédé pour le traitement d'une huile de chauffage extralégère ou huile Diesel pour la combustion au moyen de buses de pulvérisation d'huile, caractérisé en ce que l'huile de chauffage extralégère ou huile Diesel est échauffée préalablement à une température constante avant sa traversée de la buse de pulvérisation. 2. Procédé suivant la revendication 1S caractérisé en ce que le préchauffage a lieu au moyen de courant électrique et/ou par la chaleur propre dans le domaine de la tête de mélange par la flamme elle-même, auquel cas l'huile à l'état froid est tout d'abord échauffée au moyen de courant électrique, et, après mise en marche de la combustion et de l'échauffement de la tête de mélange qui en résulte par la flamme, le préchauffage de l'huile a lieu par la chaleur propre de la tête de mélange. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le préchauffage a lieu jusqu'à une température comprise entre 60 et 120O a et au maximum de 1502 C. 4. Dispositif pour l'application du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'à l'inte- rieur d'un tube de brûleur est disposée une chambre de préchauffage avec des éléments chauffants de résistance électrique, qui présente à son extrémité antérieure, une buse de pulvérisation d'huile, et dans laquelle débouche une conduite d'évacuation d'huile, qui est reliée avec un échangeur de chaleur sur la tête de mélange, qui est en liaison avec la conduite d'amenée d'huile ou la pompe à huile. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que sur ou dans la chambre de préchauffage est disposé un thermostat qui, par un organe de commande, avant la connexion du brûleur à huile, met en circuit le chauffage à résistance électrique dans la chambre de préchauffage, et, après atteinte de la température désirée, met en circuit le brûleur à huile, et, après quelques secondes d'attente, lorsque la tête de mélange est échauffée par les gaz de flamme, et que l'huile qui se trouve dans 1 t échangeur de chaleur a été amenée à la température déterminée, met hors circuit le chauffage électrique dans la chambre de préchauffage.