Brevet FR2578958A1 — publié le 19860919

Brûleur à gaz atmosphériquei' L'invention a pour objet un bruleur à gaz atmosphérique constitué d'au moins une rampe de brûleur avec un grand nombre d'orifices de sortie de gaz disposés sur la rampe de brûleur sous forme de fines -fentes, de fins perçages ou d'orifices similaires. Au-dessus de la rampe de brûleur est alors disposé, dans la zone de la flamme, un élément réduisant la température de la flamme et, par suite, la formation de NOx Dans le cadre des problèmes d'ensemble posés par la pollution de l'environnement, l'émission dite de NO a été portée encore davantage au premier x plan car, notamment avec les chaudières de chauffage équipées de brûleurs à gaz atmùsphériques, on doit compter avec des émissions telles qu'il convient de réduire. On a déjà effectué pour cela les efforts les plus divers, par exemple en disposant les grilles métalliques à fines mailles à une distance déterminée au-dessus de la rampe de brûleur ou des rampes de brû- leurs.Mais, le déroulement d'ensemble de la combustion est alors perturbé, de sorte que l'on obtient des valeurs de CO élevées, ce qui n'est pas souhaitable non plus. On a constaté en outre que 1Démission de NO x ne dépendait pas seulement du refroidissement de la flamme elle-meme par disposition dans la zone de cette flamme d'éléments rayonnant de la chaleur, mais que d'autres facteurs d'influence étaient les caractéris tiques géométriques de la chambre de combustion entourant le bruleur et aussi, enfin, que le type et la composition des gaz à brûler jouaient un rôle non négligeable. En conséquence, l'invention a pour but de créer un brûleur à gaz atmosphérique dont l'élément réduisant la température de la flamme et, par suite, la formation de NOx n'ait qu'une influence défavorable réduite sur la formation de CO, et avec lequel on puisse effectuer une adaptation au gaz de service considéré- et, dans une certaine mesure, également aux caractéristiques géométriques de 1'environnement du brûleur. A cet effet, l'invention concerne un brûleur à gaz atmosphérique du type ci-dessus caractérisé en ce que l'élément de réduction est agencé sous forme de traverses , de barreaux de bandes ou de parties similaires s'étendant en direction transversale et/ou longitudinale par rapport à l'axe longitudinal de la rampe, formant des surfaces de rayonnement de chaleur et étant conformées pour que leur distance à la rampe de brûleur soit réglable conjointement. Des modes de réalisation avantageux sont décrits dans la suite. Il est alors essentiel que toute la surface ne soit pas simplement couverte par une toile métallique qui entrasse une perturbation de la formation de la flamme sur toute la surface, mais par un élément de réduction agencé sous forme de parois, de barreaux, de bandes ou similaires formant des surfaces de rayonnement s'étendant transversalement etjou parallèlement à l'axe longitudinal de la rampe, cet élément étant conçu dans son ensemble pour que sa distance à la rampe de brûleur puisse etre réglée. L'ensemble présente donc une structure sensiblement plus grossière que la toile à fines mailles antérieurement connue.Il en résulte qu'au-moins la plus grande partie des flammes brûlant au-dessus de la rampé n'est pas perturbée par l'élément de réduction en raison de ladite structure sensiblement plus grossière que celle d'une toile à fines mailles. Etant donné que les parties individuelles constituant l'élément de réduction rayonnent de la chaleur, il est prévu une évacuation de chaleur suffisante, même dans les zones de la flamme où telle partie ne passe pas à proximité immédiate . Pour rendre l'ensemble reproductible en ce qui concerne son efficacité, même avec des caractéristiques géométriques différentes de l'environnement et aussi des compositions de gaz variables, il est en outre essentiel que l'élément de réduction soit agencé dans son ensemble pour que sa distance à la rampe de brûleur soit réglable. Ainsi, on n'est pas obligé de prévoir un brûleur conformé de façon particulière pour chaque cas d'application spécifique. De plus, on peut alors en principe régler I'élément sans problème dans sa position optimale par rapport à la rampe de brûleur et aux flammes. Etant donné que l'élément de réduction est cons titubé de plusieurs traverses, barreaux, bandes ou similaires, ces parties individuelles sont judicieusement fixées sur au moins un support et celui-ci est agencé pour être réglable par rapport à la rampe. En d'autres termes, le support peut être disposé avec possibilité de réglage sur la rampe elle-même ou sur le porte-rampe. En outre, il est bien entendu aussi possible de fixer ces parties individuelles sur la rampe, chacune pour elle-même, ce qui correspondrait cependant à une dépense considérable.Dans la mesure où il est prévu au moins un support commun pour les parties individuelles, celui-ci ne doit pas obligatoirement être fixé sur la rampe de brûleur ou sur le support de brûleur. Il est au contraire aussi possible de disposer ce support avec possibilité de réglage de distance en un emplacement approprié des parois entourant la chambre de combustion. L'émission NOx mentionnée précédemment pour les installations de chauffage est du reste exposée dans "Gas international" tome 20 (1981), numéro 1, pages 41,42. Avec la solution mentionnée précédemment et la conformation conforme à llinuention du brûleur à gaz atmosphérique on a constaté qu'en tout cas l'émission NO pouvait être sensiblement x réduite avec les chaudières à gaz à brûleurs à gaz "normaux". On- a constaté notamment que par la possibilité de réglage de l'élément de réduction, on pouvait tenir compte dans une certaine mesure des caractéristiques géométriques d'environnement, mais aussi notamment des compositions de gaz différentes.Pour le fabricant de tels brûleurs, cela a pour avantage essentiel que, sans que l'on ait à prévoir des types de brûleurs différents, on peut régler le brûleur suivant les conditions rencontrées pour la réduction de NO la plus optimale possible, sans avoir à tenir x compte en même temps d'un accroissement de la teneur en CO, c'est-à-dire que l'on peut, pour ainsi dire, régler le point d'intersection critique de la ligne de valeur de CO et de la courbe d'émission NO x Pour les parties individuelles constituant l'élément de réduction, on dispose évidemment des formes et des possibilités de disposition les plus diverses. Un mode de réalisation du brûleur qui s'est révélé avantageux est caractérisé en ce que la section totale considérée en projection verticale des surfaces libres enfermées devant les parties individuelles de l'élément correspondent au maximum à une fraction comprise entre 60 et 70% de la surface de la rampe munie des orifices de sortie de gaz, sur laquelle l'élément est disposé. En général, les orifices de sortie de gaz de telles rampes à gaz sont disposés en groupes placés à distance. Avec de telles rampes à gaz, il s'est révélé avantageux que les traverses, barreaux, bandes ou similaires constituant l'élément de réduction soient disposés sur les zones exemptes d'orifices, entre les groupes d'orifices. Il est en outre avantageux, si l'on utilise des traverses en lames pour l'élément de réduction, de disposer ces lames perpendiculairement à l'axe longitudinal du bruleur, ou aussi suivant l'axe longitudinal de celui-ci; au-dessus des orifices de sortie de gaz.De telles traverses en lames disposées perpendiculairement ont manliestew ment une action particulièrement favorable parce: que les volumes qu'elles enferment vagissent pour ainsi dire à la manière de cheminées, en formant de petits puits avec des parois de limitation à surfaces relativement grandes, par lesquelles la chaleur peut- être bien rayonnée, ce qui est lié à un bon effet de refroidissement de la flamme. Etant donné que les parties indivi- duelles constituant l'élément de réduction sont exposées à une action thermique intense, il est avantageux de les prévoir notamment avec des entailles pour s'opposer sur toute la longueur aux voilements provoqués par la chaleur. Le brûleur à gaz atmosphérique est décrit de façon plus précise dans la suite en se référant aux dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention. Dans ces dessins - les Figes.1 à 7 sont des vues de dessus schématiques de la rampe de brûleur avec l'élément de réduction associé; - les Figs. 1A à 7A sont des élévations correspondantes des rampes de brûleur en regardant dans l'axe longitudinal de chaque rampe, suivant la direction de la flèche B; - la Fig.8 représente une forme de réalisation particulière, également en regardant dans la direction de la fleche B; - la Fig.9 représente un morceau de tôle pour constituer l'élément de réduction suivant les figures 1 à 4A. Dans l'exemple de réalisation suivant les figures 1 et lA, les parties individuelles constituant l'élément de réduction 1 comprennent des bandes 5 disposées tranversalement à l'axe longitudinal 2 de la rampe de brûleur 6. Pour permettre une fabrication simple ainsi que pour donner une possibilité de réglage, les bandes 5 sont réalisées avec un morceau de tôle 15 dans lequel on poinçonne des évidements appropriés 16 entre lesquels s'étendent les bandes 5. Ce morceau de tôle 15 est ensuite cintré conformément à la Fig.1A et engagé au-dessus de la rampe de brûleur 6. Des fentes latérales 17 en forme de perçages oblongs permettent de régler des distances différentes de l'ensemble de la structure par rapport à la rampe de brûleur 6.Etant donné qu'en général, les orifices de sortie de gaz 10 sont disposés en groupes 10' espacés entre eux sur les rampes de brûleur 6, l'ensemble de l'élément est avantageusement disposé de- manière que les bandes -5 s'étendent au-dessus des zones 12 exemptes d'orifices entre les groupes d'orifices 10'. La même chose est également valable pour les formes de réalisation suivant les figures 2 à 4A, la forme de réalisation suivant les figures 2 et 2A se différenciant de celle suivant la Fig.1 et la Fig.1A en ce que le morceau de tôle 15 est plié en forme de caisson. En raison des saillies latérales 13 de bandes 5 prévues dans les formes de réalisation suivant les figures 3 à 4A, on doit simplement veiller dans ce cas à un maintien un peu différent de l'élément 1, maintien que l'on voit immédiatement sur les figures 3A et 4A et pour lequel il n'y a pas besoin d'explication plus précise Les figures 5 et SA représentent une forme de réalisation dans laquelle les parties individuelles constituant l'élément de réduction 1 sont réalisées sous forme de traverses 3 disposées comme des lames assemblées à leurs extrémités par des barrettes transversales et associées ensuite de façon appropriée, réglable, à la rampe 6. De telles traverses 3 pourraient aussi être disposées transversalement à la rampe 6. Dans les formes de réalisation suivant les figures 6 et 6A, les parties individuelles constituant l'élément de réduction 1 sont formées par des barreaux 4 s'étendant en direction longitudinale. Ces barreaux sont montés dans des supports appropriés 18 qui peuvent à leur tour être réglables par rapport à la rampe 6 dans le sens de la flèche C. Ces barreaux peuvent aussi être bien plus courts et être munis de supports appropriés pour s'étendre transversalement à la rampe 6. La forme de réalisation suivant les figures 7 et 7A se différencie de celle suivant les figures 6 et 6A en ce que la fixation de l'élément de réduction 1 n'a pas lieu sur la rampe 6 elle-même, mais en un emplacement approprié d'une paroi de limitation de la chambre de combustion, qui n'est pas représentée ici.Dans l'exemple de réalisation suivant les figures 7 et 7A, cette paroi peut être constituée par exemple, par une chemise 19 conduisant de l'eau et disposée au-dessus de la rampe à gaz 6. Il n'est aucunement obligatoire que les barreaux 4 soient des barreaux ronds; ils peuvent au contraire présenter toute autre section transversale appropriée. Si les parties individuelles sont des parties s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal 2 de la rampe de brûleur, ces parties peuvent être munies d'entailles 14 pour éviter les voilements dus aux charges thermiques. Ces entailles 14 sont indiquées sur la Fig.6. Dans la forme de réalisation suivant la Fig.8, les parties individuelles constituant l'é lément de réduction 1 sont formées par des bandes annulaires 5' qui ont un diamètre plus grand que celui de la rampe de brûleur et qui sont montées sur un support commun 20. Ces bandes sont également réglables dans le sens de la flèche C. Les formes représentées et décrites pour les parties individuelles constituant l'élément de réduction 1 ne sont pas obligatoires, notamment en ce qui concerne leur disposition transversale ou longitudinale par rapport aux rampes de brûleur. En d'autres termes, les traverses 3 ou les barreaux 4 peuvent présenter une forme circulaire ou ovale et constituer l'élément 1 en étant disposées l'une à la suite de l'autre. Ainsi, par exemple, les parties individuelles peuvent aussi être constituées par des petits cordons analogues à des chaînes tendus entre les supports. Dans la mesure où il ne s'agit pas de bandes 5 relativement larges, les parties individuelles peuvent aussi avoir une structure en forme de grille, celle-ci ne formant cependant pas un réseau à fines mailles mais une structure en grille bien plus grande avec une surface libre suffisamment grande. On préfère cependant des réalisations et des dispositions semblabies à celles des figures 1 à 5A, dans lesquelles on met à profit le fait que les orifices 10 de sortie de gaz des rampes de brûleur sont disposés en groupes espacés 10'. Les flammes sont ainsi, d'une part, perturbées le moins possible par les bandes 5; celles-ci constituent cependant, d'autre part, des surfaces de rayonnement de chaleur relativement grandes et assurent donc le refroidissement des flammes. Particulièrement avantageuse s'est ré vélée la disposition de parois en lames 3 perpendiculairement à la rampe 6, à savoir aussi bien en direc- tion longitudinale que transversalement. En effet, un tel agencement procure en soi un "effet de cheminée" et ces parties présentent des surfaces relativement grandes rayonnant de la chaleur REVENDICATIONS 10. Brûleur à gaz atmosphérique constitué d'au moins une rampe de brûleur (6) avec un grand nombre d'orifices de sortie de gaz (10,10') disposés sur la rampe de brûleur sous forme de fines fentes, de fins perçages et d'orifices similaires, un élément (1) qui réduit la température de la flamme et, par suite, la formation de NOx étant disposé dans la zone de la flamme au-dessus de la rampe de brûleur, caractérisé en ce que l'élément de réduction (1) est agencé sous forme de traverses (3), de barreaux (4) de bandes (5) ou de parties similaires s'étendant en direction transversale etjou longitudinale par rapport à l'axe longitudinal (2) de la rampe, formant des surfaces de rayonnement de chaleur et étant conformées pour que leur distance à la rampe de brûleur (6J soit réglable conjointement. 2. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément (1) est disposé avec possibilité de réglage de distance sur la rampe (6) ou sur le porte-rampe (7). 30. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties individuelles de même nature constituant l'élément (1) sont fixées sur des supports (8), ceux-ci étant conformés pour que leur distance par rapport à la rampe (6) soit réglable. 40. Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les surfaces libres (9) enfermées par les parties individuelles de l'élément 11) représentent en section totale, considérée en projection verticale, 60 à 70% de la surface (11) de la rampe, munie des orifices (10) de sortie de gaz et sur laquelle l'élément (1) est disposé. 5 . Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, avec une rampe de brûleur (6), sur laquelle les orifices (10) de sortie de gaz sont disposés en groupes (10') espacés entre eux, ca- ractérisé en ce que les traverses (3), les barreaux (4), les bandes (5) ou les parties similaires consti tuant l'élément (1j sont disposés sur les zones i12) exemptes d'orifices entre les groupes (10') d'orifices. 5 . Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les traverses (3) constituant l'élément de réduction (i) sont disposées perpendiculairement à l'axe longitudinal (2) de la rampe de brûleur au-dessus des orifices (10) de sortie de gaz. 79. Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les traverses (3), les barreaux (4), les bandes (5) sont disposés avec une saillie (13) des deux côtés par rap- port à la rampe de brûleur (6). 8 . Brûleur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que dans le cas où les parties individuelles constituant lélé- ment de réduction (1) sont disposées parallèlement à l'axe longitudinal (2) de la rampe de brûleur (6), elles sont munies d'entailles (14).