Brevet FR2519742A1 — publié le 19830718

L'invention concerne une chaudière de chauffage central comprenant une chambre de combustion entourée d'une chambre à eau et munie d'une ouverture de chauffe et d'un tuyau de sortie pour les gaz de combustion et l'admission d'air primaire. On utilise, pour le chauffage, des foyers de ce genre où l'cnpeut brûler un combustible aussi bien solide que liquide, par exemple des balles de paille, du bois, de la tourbe, du coke, de l'huile, ou du pétrole. L'inconvénient de ces foyers est qu'on ne peut pas réaliser la combustion la plus économique et la plus complète. Cela signifie que les gaz de combustion contiennent des gaz partiellement non brûlés et qu'en outre ils contiennent des substances polluantes. Dans une chaudière à combustion, les gaz de combustion ont donc une teneur en monoxyde de carbone atteignant 48 en volume et une teneur en particules, par exemple en poussière et en suie, atteignant 6000 mg par mètre cube de gaz de combustion secs a 12% en volume de monoxyde de carbone. L'invention a pour but de remédier à ces défauts et on y parvient si, au fond de la chambre de com- bustion, est placé un deuxième brûleur muni d'un canal conduisant au tuyau de sortie, au moins un catalyseur étant placé dans le canal auquel de l'air secondaire est amené par un tuyau. Ainsi on réalise une deuxième combustion efficace des gaz de combustion formés dans la chambre de combustion de sorte que ceux-ci biglent complètement, assurant une économie optimale de chauffage et que la teneur en particules d'impuretés est diminuée autant qu'il est possible. En plaçant le deuxième brûleur au fond de la chambre de combustion, on assure la meilleure utilisation de la chaleur d'incandescence du combustible, les gaz de combustion étant chauffés dans le deuxième brûleur au moins jusqu'au point d'allumage. En outre, le conduit à gaz de combustion assure que les gaz de combustion restent dans le deuxième brûleur un temps suffi sans pour atteindre la température et le temps de réac- tion thermique nécessaire. Le catalyseur a pour effet d'abaisser le point d'allumage des gaz de combustion de sorte que par admission d'air secondaire, les gaz sont allumés et brûlés peu de temps après l'allumage de la chaudière. Lorsque la chaudière est munie d'une grille placée en face du deuxième brûleur et parcourant le fond de la chambre de combustion et que le tuyau d'admission d'air secondaire est placé près de cette grille, on obtient un chauffage efficace du tuyau et donc de l'air aussi de sorte que les gaz de combustion ne sont pas refroidis par l'air secondaire. -Lorsque la grille a une forme telle qu'elle entoure le tuyau d'admission d'air secondaire, on réalise un chauffage efficace de la grille et par suite un rayonnement de chaleur vers le tuyau et l'air qui le traverse. Lorsqu'un catalyseur est placé dans la zone d'ad- mission d'air secondaire et un autre catalyseur à la suite, dans le sens d'écoulement des gaz de combustion, on obtient également un bon fonctionnement d'une chaudière de combustion qui brûle complètement le combustible. Si un cône est placé après le tuyau à air secondaire dans le sens d'écoulement des gaz de combustion, on obtient un bon mélange de l'air secondaire et des gaz de combustion. Enfin, il est apparu approprié d'utiliser comme catalyseur l'A1203 ou le platine poreux, étant donné que leur présence abaisse le point d'allumage des gaz de combustion. On expliquera l'invention en détail à propos des dessins sur lesquels la figure 1 est une coupe d'une chaudière de combustion avec deuxième brûleur, dans la direction I-I de la figure 2, la figure 2 une coupe de la chaudière dans la direction II-II de la figure 1, la figure 3 une coupe d'une chaudière de combustion de base avec deuxième brûleur, dans la direction III III de la figure 4, et, la figure 4 une coupe de la chaudière dans la direction IV-IV de la figure 3. Les figures 1 et 2 montrent un exemple de chaudière de combustion 1 qui brûle complètement le combustible et qui peut être munie d'un deuxième brûleur. La chaudière elle-même comprend un capot extérieur isolé entourant une chambre à eau qui entoure la chambre de combustion proprement dite 16. A l'avant de la chaudière sont prévues une ouverture de chauffe et une admission d'air et, à l'arrière, se termine le tuyau de sortie 9 destine aux gaz de combustion. Dans ce mode d'exécution, la chambre de combustion 16 est cylindrique et doublée de matière céramique réfractaire 13 en sa moitié inférieure, de manière à protéger et à calorifuger la chaudière. En outre, de l'air primaire venant d'un ventilateur 10 est admis par un canal muni d'une cloison de répartition 11 et conduisant l'air primaire à un tuyau longitudinal 7 placé au fond et muni d'un nombre approprié de trous de sortie. Au dessus de ce tuyau à air primaire de combustion 7 est monté le deuxième brûleur 14. De cette manière, l'air primaire de combustion est distribué tout à fait correctement par le deuxième brûleur 14 qui conduit uniformément l'air à la chambre de combustion 16. Le deuxième brûleur fait partie d'un conduit à gaz de combustion 8 qui part de l'arrière de la chambre de combustion 16, passe par le milieu et descend jusqu'à l'arrière d'un tuyau cylindrique muni d'une cloison de séparation 2 montée horizontalement qui s'étend de l'arrière jusqu'à un endroit proche de 1' avant. Ainsi le canal 8 est constitué de manière telle qu'il conduit d'abord les gaz de combustion vers 1' avant, les fait tourner et ensuite les conduit à nouveau, sous la cloison 2, dans le conduit à gaz de combustion 8, vers un canal de sortie muni d'un déflecteur 12, puis a ltextérieur par le tuyau de sortie 9. Dans le conduit à gaz de combustion 8 est placé, sous la cloison 2, un tuyau à air secondaire 4. Il est relié à la partie supérieure du conduit d'amenée d'air et s'étend jusqu'à un point approprié vers 1' aval du canal 8, par exemple à mi-chemin. Le tuyau 4 est fermé à ltextrémité mais à sa partie antérieure il est muni d'une sortie appropriée, destinée à l'air secondaire nécessaire et suffisant et qui se compose principalement d'un nombre assez petit de petits trous 15. Quatre trous de 3 mm sont apparus appropriés dans un mode d'exécution. Autour de ce tuyau 4 est placé un catalyseur 5 en A1203, servant à abaisser le point d'allumage des gaz contenant du monoxyde de carbone. Les gaz passent ainsi entre le catalyseur et le tuyau. Au lieu d' Au203, on peut utiliser du platine poreux de meme que l'on peut utiliser à cet effet d'autres matières appropriées. A la suite du tuyau 4 est placé un cône 6 qui assure une turbulence et donc un mélange optimal de 1' air secondaire et des gaz de combustion. En outre, un autre catalyseur 3 est placé dans la dernière partie du conduit à gaz de combustion 8. Les gaz de combustion sont ainsi amenés au conduit à gaz de combustion par l'avant et s'allument, dans le canal à gaz de combustion 8, grâce à la combinaison de la chaleur d'incandescence et de l'admission d'air secondaire. Les catalyseurs abaissent le point d'allumage et les gaz brûlent complètement. Les figures 3 et 4 montrent un exemple d'une chaudière de combustion de base munie d'un deuxième brûleur La chaudière est munie, au fond de la chambre de combustion 17, d'une grille 18 qui est formée de barreaux présentant la forme indiquée en coupe sur la figure 4. Ces barreaux sont fixés à des anneaux supports de manière à former une grille creuse ou une grille encerclante. A l'avant, la grille est fermée par une plaque 22. A l'arribre, la grille est reliée au deuxième brûleur 23 qui comprend un canal reliant la partie intérieure de la grille au tuyau de sortie 24, a l'arrière de la chambre de combustion. A travers la plaque antérieure de la chaudière, au milieu, est disposée une admission supérieure d'air primaire et en bas est placée une admission inférieure d'air primaire. Cet air est conduit par un tuyau 20 muni d'ouvertures de sortie disposées en dessous de la grille 18. Le nombre et l'emplacement des trous sont choisis compte tenu de la quantité d'air désirée. D'autre part, sous le deuxième brûleur 23 et le tuyau de sortie 24, le tuyau 20 présente des fentes longitudinales servant à accroitre l'échappement de l'air. Dans le bas se trouve en outre une admission destinée à l'air secondaire qui passe par un tuyau métallique 19, traversant la grille 18 pour arriver au deu xieme brûleur et se terminant à l'intérieur du brûleur. A cet endroit est placé le catalyseur 21. Il présente la forme d'un anneau entourant la sortie d'air secondaire. Pendant la combustion, la grille est chauffée au rouge et l'air secondaire du tuyau 19 et les gaz de combustion sont chauffés simultanément lorsque les gaz traversent les barreaux de la grille et accèdent ainsi au deuxième brûleur 23. Quand l'air secondaire chauffé est conduit aux gaz de combustion chauffés en présence du catalyseur, ceux-ci sont allumés et brûlés complètement. Une chaudière de combustion de base de ce type a été essayé selon la norme DIN 4702 feuilles 1 et 2. Les essais ont montré que les gaz de combustion, à une température de 2040 C. contenaient 8,2% de dioxyde de carbone et O, 1! de monoxyde de carbone. 3 L'émission était inférieure à 300 mg/m3 et le panache de fumée était de grandeur nO 0 à 1 selon Ringelmann. Toutes les exigences de la norme DIN 4702 susdite étaient donc remplies. REVENDICATIONS 1 - Chaudière de chauffage central comprenant une chambre de combustion entourée d'une chambre à eau et munie d'une ouverture de chauffe et d'un tuyau de sortie pour les gaz de combustion et une admission d'air primaire, caractérisée en ce qu'un deuxième brûleur (14,23) est placé au fond de la chambre de combustion (16,17) et présente un canal conduisant au tuyau de sortie (9, 24) et qu'au moins un catalyseur (3,5, 21) est placé dans le canal auquel de l'air secondaire est amené par un tuyau ( 4, 19). 2 - Chaudière selon la revendication 1, caractériséeen ce qu'une grille (18) est placée en face du deuxième brûleur (23) et s'étend sur le fond de la chambre de combustion (17), le tuyau (19) étant monté sous la grille. 3 - Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la grille (18) a une forme telle qu'elle entoure le tuyau (19). 4 -- Chaudière selon la revendication- 1, caractérisée en ce qu'un catalyseur (5) est placé dans la zone d' admission d'air secondaire venant du tuyau (4), un autre catalyseur (3) étant placé après le premier (5) dans le sens d'écoulement des gaz de combustion. 5 - Chaudière selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un cne (6) est placé après le tuyau (4) dans le sens d'écoulement des gaz de combustion. 6 - Chaudière selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait que le catalyseur (3, 5, 21) contient de l'A1203 ou du platine poreux.