Brevet FR2491593A1 — publié le 19820409

La présente invention se rapporte à une chaudière de chauffage à poste fixe pour la combustion de combustible solide , notamment du bois, comprenant un foyer, un échangeur de chaleur et des moyens destinés à réguler l'arrivée d'air de combustion en fonction de la température On connaît déjà de très nombreux modes de réalisation de chaudières de chauffage. Ces chaudières ont, en général, un rendement insuffisant et tendent à former trop de fumées et à donner des températures trop élevées pour le gaz residuaire, quand on fait brûler du bois. L'invention vise une chaudière de chauffage qui a un rendement calorifique meilleur, dans laquelle les fumées sortant sont essentiellement exemptes dtimbrtlé résiduel et dans laquelle la température du gaz résiduaire n'est pas trop élevée. La chaudière de chauffage suivant l'invention est caractérisée en ce que, dans le foyer ou entre le foyer et les passages pour les fumées, est prévue une chambre de post-combustion, qui peut être chauffée par les fumées et dans laquelle débouche un canal pour l'air secondaire, ce canal pour l'air secondaire étant disposé et agencé de manière à ce que l'air secondaire y circulant puisse être réchauffé par la chaleur produite dans le foyer. En raison de la post-combustion à l'aide dtair secondaire réchauffé dans une chambre de post-combustion, les imbrûlés résiduels des fumées sont brûlés pratiquement complètement et l'oxyde de carbone nocif est brûlé,par l'air secondaire ajouté, en gaz carbonique. L'échangeur de chaleur disposé en aval peut être dimensionné de manière à ce que la température du gaz résiduaire puisse être maintenue relativement basse, sans qu'il se dépose des résidus d'imbrûlés en raison du refroidissement sur les surfaces d'échange de la chaleur et sans que celles-ci soient bouchées ou que la transmission de la chaleur soit empê chée. De préférence - la chambre de post-combustion est agencée en chambre de mélange dans laquelle il y a des moyens pour créer de la turbulence, afin de mélanger l'air secondaire aux fumées en vue de la post-combustion - le canal pour l'air secondaire s'étend au moins sur une partie de sa longueur à l'intérieur du foyer - il est prévu des organes de régulation grâce auxquels l'air primaire et l'air secondaire peuvent être régulés proportionnellement - l'arrivée d'air primaire et d'air secondaire s'effectue par le même raccord d'entrée muni d'un volet - au moins une partie de la chambre de post-combustion est habillée d'éléments d'accumulation de la chaleur, notamment de pierres de chamotte enflammant les gaz de pyrogénation - au-dessus du foyer de forme allongée sont prévus plusieurs passages tubulaires horizontaux pour les fumées - le canal pour l'air secondaire est guidé vers le haut verticalement, à partir du raccord d'entrée disposé en-dessous de la porte de chargement, se transforme vers le haut en un canal horizontal disposé dans la partie la plus élevée du foyer et débouche dans la chambre de post-combustion qui se trouve dans la région de l'extrémité postérieure du foyer - la chambre de post-combustion se trouve dans la région de l'extrémité antérieure du foyer - le canal pour l'air secondaire s'détend le long du cendrier, se transforme vers le bas en un conduit montant et est guidé, dans la région supérieure du foyer, en direction horizontale vers la chambre de post-combustion se trouvant vers l'avant - la section droite du canal pour l'air secondaire augmente dans la région du foyer dans la direction de la chambre de post-combustion. L'invention vise aussi un procédé pour faire fonctionner la chaudière de chauffage, caractérisé en ce qu'il consiste à chauffer si intensément l'air secondaire que, lorsqu'il sort dans la chambre de post-combustion, au moins la température d'inflammation des résidus de fumées imbrfllés soit atteinte. Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple la figure 1 est une vue en coupe longitudinale de la chaudière de chauffage suivant l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe verticale de la chaudière de chauffage ; et la figure 3 représente un détail du raccord d'amenée de l'air. La chaudière de chauffage en acier, montée à poste fixe, est destinée à être chargée de combustibles solides, notamment de bois. Elle comprend une chemise 2 pour de l'eau, à laquelle est raccordée au moins une entrée 3 et au moins une sortie 4. A l'intérieur de cette chaudière de chauffage se trouve une grille 5 de foyer ayant des passages, de manière à ce que les cendres puissent tomber dans un cendrier 6 se trouvant en-dessous d'elles et de manière, d'autre part, à ce que de l'air primaire, qui est amené à- ce cendrier 6 par un raccord 20 d'entrée de l'air, puisse avoir un mouvement ascendant. Le foyer 7 est fermé vers l'avant par une porte 8 de chargement qui peut pivoter et, vers l'arrière, par une paroi verticale. A l'intérieur du foyer 7 de section droite ovale, se trouve un pare-flammes 9 voûté vers le haut sur une partie de'sa longueur. Dans la région de passage vers un échangeur de chaleur se trouvant au-dessus du foyer 7 et muni de passages 13 pour les fumées, se trouve une chambre 10 de post-combustion. Les passages 13 pour la fumée, à tubes horizontaux, débouchent sur la face avant dans une chambre 14 de déviation dans laquelle la direction du courant estmodifiée Cette chambre 14 de déviation est fermée vers l'avant par le couvercle 15 qui peut être enlevé en vue de nettoyer les passages 13 pour les fumées. L'évacuation des fumées s'effectue par une gaine 16 pour les fumées qui se trouve à l'extrémité arrière et qui débouche dans une cheminée. Pour alimenter la chambre 10 de post-combustion en air frais, à savoir en air secondaire, il est prévu un conduit pour l'air secondaire qui, à partir du raccord 20 d'amenée de l'air, fait saillie vers le haut à l'intérieur de la porte 28 de chargement, sous la forme d'un canal 26 vertical. A l'extrémité supérieure de la porte 8 de chargement ce canal 26 débouche sur le canal 27 horizontal pour l'air secondaire qui s'étend au sommet du foyer 7. Au voisinage de l'extrémité arrière du foyer 7, sont ménagées dans ce canal 27 pour l'air secondaire des fentes 28 ou trous débouchant ldteralement et destinés à la sortie de l'air secondaire. On obtient ainsi -au besoin en utilisant des chicanes supplémentaires- une turbulence à la sortie de cet air secondaire dans la région de cette chambre 10 de post-combustion.Dans la partie de la chambre 10 de post-combustion qui se trouve au-dessus, il y a des éléments d'accumulation de la chaleur sous forme de roches 30 de chamotte disposées de manière à ce que les fumées contournent la rangée la plus basse des passages 13 pour les fumées. L'arrivée de l'air secondaire s'effectue par le même raccord 20 d'entrée que celui pour l'arrivée de l'air primaire dans le cendrier 6. Il ressort de la figure 3 qu'il est prévu, des deux côtés de l'ouverture d'arrivée de l'air secondaire, une ouverture d'arrivée pour l'air primaire. La régulation de l'arrivée d'air seffectue à l'aide d'un dispositif 23 de régulation en fonction de la température qui correspond à la température de l'eau dans la chemise 2. La transmission du mouvement s'effectue à l'aide d'une chaine 22 de traction sur un volet 21 se trouvant sur le raccord 20 d'entrée et obturent plus ou moins une ouverture.Comme l'obturation de l'entrée de l'air pour l'air primaire et pour l'air secondaire s'effectue toujours proportionnellement, on obtient ainsi un rapport restant constant de la proportion de l'air primaire à l'air secondaire. Les fumées chaudes se formant dans le foyer 7 sont envoyées ainsi dans la chambre 10 de post-combustion. Elles y sont enflammées à nouveau à l'aide de l'air secondaire préchauffé. La température dans la chambre 10 de post-combustion s'élève et, dans cette plage de températures élevées, tous les résidus combustibles sont brûlés par les fumées primaires. L'oxyde de carbone est brûlé en gaz carbonique. Les surfaces de chauffage fermées de l'échangeur 12 de chaleur ne sont pas isolées thermiquement et ne sont pas salies, puisque les fumées de la post-combustion ne présentent pratiquement pas de résidus qui puissent se déposer. On régule l'air primaire et l'air secondaire par une commande de pression thermostatique de ma nière à ce que la quantité d'air primaire et la quantité d'air secondaire correspondent à la capacité de la chaudière de chauffage. Les quantités d'air primaire et secondaire nécessaires à la combustion complète se modifient pendant le processus de combustion, mais les quantité d'air pour la combustion primaire et secondaire sont modifiées toujours proportionnellement. Le préchauffage de l'air secondaire s'effectue à une température à laquelle a lieu en tout cas une inflammation et une combustion des gaz de pyrogénation dans la chambre 10 de post-combustion. Dans la partie supérieure de la chambre 10 de post-combustion, notamment dans la partie qui est entourée par des roches 30 de chamotte, règne par exemple une température de 500 à 8000C ; d'autre part, l'échangeur 12 de chaleur a un rendement si élevé que les fumées quittant la gaine 16 n'ont plus qu'une température de 1800C environ. Une variante consiste à disposer la chambre 10 de combustion vers l'extrémité avant, donc du côté de la porte du foyer 7, au lieu de la disposer à l'extrémité arrière de ce foyer 7. Le canal 26 pour l'air secondaire s'étend alors le long de la porte 8 de chargement, d'abord vers le bas, puis traverse le foyer en allant vers l'arrière, s' élève le long de la paroi arrière et se transforme ensuite en un tronçon 27 horizontal dans la région la plus élevée du foyer 7. Les fumées sont donc alors guidées par les passages 13 tubulaires horizontaux pour la fumée vers la gaine 16 disposée vers l'arrière. Pour simplifier la forme quelque peu compliquée du canal pour l'air secondaire lorsque la chambre 10 de combustion se trouve vers l'avant, il est aussi possible de fixer les raccords d'amenée de l'air secondaire et, en cas de besoin, de l'air primaire à l'arrière, à peu près au même niveau et de disposer le guidage de l'air d'une manière symétrique comme en un miroir, par rapport à la figure 1. Il est bon, en outre, que la section droite du canal 27 pour l'air secondaire augmente en direction de l'extrémité la plus chaude, donc en direction de la chambre 10 de postcombustion. I1 est possible de prévoir, dans la région de la chambre 10 de post-combustion, une ouverture pour la fixation d'un brûleur à huile supplémentaire, afin de disposer d'une autre possibilité de chauffage. REVENDICATIONS 1. Chaudière de chauffage à poste fixe pour la combustion de combustible solide, notamment du bois, comprenant un foyer, un échangeur de chaleur et des moyens destinés à réguler l'arrivée d'air de combustion en fonction de la température, caractérisée en ce que, dans le foyer (7) ou entre le foyer (7) et les passages (13) pour les fumées, est prévue une chambre (10) de post-combustionfqui peut être chauffée par les fumées et dans laquelle débouche un canal (26, 27) pour l'air secondaire, ce canal pour l'air secondaire étant disposé et agencé de manière à ce que l'air secondaire y circulant puisse être réchauffé par la chaleur produite dans le foyer (7). 2. Chaudière de chauffage suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre (10) de post-combustion est agencée en chambre de mélange dans laquelle il y a des moyens pour créer de la turbulence, afin de mélanger l'air secondaire aux fumées en vue de la post-combustion. 3. Chaudière de chauffage suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le canal (26, 27) pour 1 'air secondaire s'étend au moins sur une partie de sa longueur à l'intérieur du foyer (7). 4. Chaudière de chauffage suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il est prévu des organes (21, 22, 23) de régulation grâce auxquels l'air primaire et l'air secondaire peuvent être régulés proportionnellement. 5. Chaudière de chauffage suivant la revendication 4, caractérisée en ce que l'arrivée d'air primaire et d'air secondaire s'effectue par le même raccord (20) d'entrée muni d'un volet (21). 6. Chaudière de chauffage suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'au moins une partie de la chambre (10) de post-combustion est habillée d'élements d'accumulation de la chaleur, notamment de pierres de chamotte enflammant les gaz de pyrogénation. 7. Chaudière de chauffage suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'au-dessus du foyer (7) de forme allongée sont prévus plusieurs passages tubulaires horizontaux pour les fumées. 8. Chaudière de chauffage suivant l'une des revendica tions 1 à 7, caractérisée en ce que le canal (26, 27) pour l'air secondai-re est guidé vers le haut verticalement, à partir du raccord (20) d'entrée disposé en-dessous de la porte (8) de chargement, se transforme vers le haut en un canal (27) horizontal disposé dans la partie la plus élevée du foyer (7) et débouche dans la chambre (10) de post-combustion qui se trouve dans la région de l'extrémité postérieure du foyer (7). 9. Chaudière de chauffage suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la chambre (10) de postcombustion se trouve dans la région de l'extrémité antérieure du foyer (7). 10. Chaudière de chauffage suivant la revendication 9, caractérisée en ce que le canal pour l'air secondaire s'étend le long du cendrier (6), se transforme vers le bas en un conduit montant et est guidé, dans la région supérieure du foyer (7), en direction horizontale vers la chambre (10) de postcombustion se trouvant vers l'avant. 11. Chaudière de chauffage suivant l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la section droite du canal (2/) pour l'air secondaire augmente dans la région du foyer (7) dans la direction de la chambre (10) de post-combustion. 12. Procédé pour faire fonctionner la chaudière de chauffage suivant la revendication 1, caractérisé en- ce qu'il consiste à chauffer si intensément l'air secondaire que)lors- qu'il sort dans la chambre (10) de post-combustion, au moins la température d'inflammation des résidus de fumées imbrtlés soit atteinte.