Brevet FR2597958A1 — publié le 19871030

259795S La présente invention concerne un brûleur gazéifieur pour appareil de chauffage (chaudière, générateur d'air chaud ou autre appareil utilisant un combustible solide). Les appareils de chauffage utilisant du bois, ou autres combustibles solides, sont connus et utilisés depuis fort longtemps. Les premiers appareils étaient très rudimentaires et comportaient essentiellement un foyer et une cheminée. Avec l'augmentation des coûts des combustibles, et le souci de diminuer la pollution atmosphérique, ces appareils ne 10 répondent plus aux nécessités actuelles. On sait que la combustion du bols et autres combustibles solides est accompagnée d'une série de réactions chimiques très complexes qui sont fonction de différents facteurs incluant la température ambiante. Dans un premier temps, le bols 15 est détruit en le chauffant au-dessus de sa température d'allumage de façon à ce que des gaz combustibles soient produits par distillation. Ensuite, ces gaz sont soumis à la combustion en présence d'air produisant ainsi la chaleur requise pour continuer le processus de distillation. Une partie de la chaleur non requise par le processus de distillation peut être récupérée à des fins de chauffage. Essentiellement, la pollution résultant de la combustion du bols ou autres combustibles solides résulte du fait qu'une portion plus ou moins grande des gaz ainsi distillés ne sont 25 pas brûlés et donc évacués vers l'atmosphère. La difficulté provient en grande partie du fait que les gaz combustibles provenant de la distillation ont une température d'allumage variant sensiblement entre 350 C (méthanol) et 609 C (monoxyde de carbone). On a déjà proposé des appareils visant à augmenter l'efficacité du processus de combustion afin de diminuer le contenu polluant des gaz et fumées rejetés dans l'atmosphère. On citera à titre documentaire les brevets américains Nos 4,309,965 (Hill), et 4,479,481 (Ingersoll et al.) ainsi que la 35 demande de brevet français N 85 12242 du 9 Août 1985 aux noms de LANDREAU et les INDUSTRIES F.P. Inc., ces derniers étant de nationalité canadienne. Cependant, aucun des appareils et procédés connus ne per- met de contrôler totalement la pollution. En effet, lors des opérations de mise en marche et d'arrêt, une certaine quantité de produits polluants est encore rejetée dans l'atmosphère. La présente Invention a essentiellement pour objet un br ]leur gazéifieur susceptible d'être utilisé dans un appareil de chauffage utilisant un combustible solide et qui permet de réduire pratiquement à néant la pollution qui résulte lors des opérations de mise en marche et d'arrêt de l'appareil. La présente invention a également pour objet un brûleur 10 gazéifieur pour appareil de chauffage à combustible solide qui fournit la plus grande partie de la chaleur nécessaire à la distillation du combustible solide. Un brûleur gazéifieur selon l'invention se caractérise par le fait qu'il, comprend, en association, une enveloppe exté15 rieure tubulaire ayant une série d'ouvertures, un conduit brûleur qui est disposé 'long1tudinalement à l'intérieur de l'enveloppe, ce conduit comprenant une entrée et une sortie, ladite sortie communiquant avec une chambre de détente, tandis que 1' entrée est disposée à proximité d'une entrée d'air secondaire 20 et communique par un espace annulaire avec les ouvertures précitées. D'autres caractéristiques et avantages de l'Invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans les25- quels la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un appareil de chauffage tel qu'une chaudière, comprenant un brûleur selon la présente invention; la figure 2 est une vue en élévation coupe selon un plan 30 passant par la lIgne-.I-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en élévation coupe selon un plan passant par la ligne III-III de la figure 2. Suivant une forme de réalisation choisie et représentée aux figures, le brûleur gazéifieur est globalement Indiqué -35 par 10, il est disposé suivant sa position axiale à l'intérieur d'une chaudière 30 sensiblement parallélépipédique comprenant un habillage convenablement calorifugé 31, une réserve de combustible solide 32, au-dessous de laquelle est disposé 2X97958 le foyer 33. Le brûleur gazéifieur 10 s'étend de l'avant vers l'arrière de la chaudière et il débouche vers l'arrière, dans une chambre de détente 34 au-dessus de laquelle est disposé un échangeur de chaleur 36 qui communique lui-même avec une botte à fumées 37 à la sortie de laquelle est disposé un extracteur 38 connu en soi. La partie Inférieure du brûleur gazéifieur 10 est disposée au niveau des grilles 11. Le brûleur gazélfleur 10 comporte une enveloppe exté10 rleure cylindrique 12, ayant une série d'orifices d'aspiration 13 disposés dans la partie supérieure de l'enveloppe 12. Un couvercle de protection 14 est disposé au-dessus des orifices d'aspiration 13, tandis qu'un conduit brûleur 15 est disposé coaxialement à l'intérieur de l'enveloppe extérieure 15 12. L'extrémit6 arrière du conduit brûleur 15 débouche et est en communication avec la chambre de détente 34, tandis que 1' extrémité avant, libre et ouverte, est située à une certaine distance d'une paroi avant 16 fermant l'enveloppe extérieure cylindrique 12. Un tube 17 traverse l'habillage 31 et la pa20 roi avant 16 de l'enveloppe extérieure cylindrique 12, et se termine à une certaine distance de celle-ci à l'intérieur du brûleur gazéifleur. Des embases 20 en matériau réfractaire sont disposées de chaque côté de la base du foyer 33. Des orifices 21 sont 25 disposés en façade de la chaudière et sont en communication avec des tubes répartiteurs 22 disposés entre l'extrémité inférieure des embases 20, et un support 22A; les tubes répartiteurs précités sont disposés parallèlement au brûleur gazéifleur 10, et ils comportent une série d'ouvertures la30 térales 23 et 24. Les ouvertures 23 communiquent avec la base du foyer 33, tandis que les ouvertures 24 communiquent par un passage 25 situé derrière les embases 20 avec des canaux 26 qui sont déterminés entre une partie supérieure de l'embase 20 et une partie inférleure d'une pièce 27 qui est fixée sur les parois latérales du foyer 33 et ce, au-dessus des embases 20. La disposition du brûleur gazélfieur et plus particu- M597958 lièrement sa grande surface de rayonnement située à un niveau supérieur à celui des grilles, permet à l'enveloppe 12 d'être portée à haute température (1050OC) par le rayonnement du conduit brûleur 15 qui est luimême porté à une température de 1200 C et par la température des gaz enflammés dans le conduit brûleur. Pendant la marche du brûleur, on obtient une gazéification avant la transformation du bois en charbon de bois ou carbone fixe, ce qui permet de gazéifier le combustible solide, au fur 10 et à mesure des besoins calorifiques des installations. L'air primaire est admis par les orifices 21 en façade de la chaudière. Cet air se trouve surchauffé à l'intérieur des tubes répartiteurs 22 qui sont eux-mêmes surchauffés par la conductibilité des embases 20 en matériau réfractaire. La répartition de l'air primaire se fait préférablement selon les propositions suivantes: 25% par les ouvertures latérales 23 pour assurer la combustion complète des carbones situés au-dessus des grilles 11, et 75 % vers l'extérieur par les autres ouvertures latérales 24. L'air passant par les ouvertu20 res latérales 24 est canalisé par le passage 25 et est surchauffé à haute température par l'extérieur des masses réfractaires 20 avant d'être injecté dans le foyer par les canaux précités 26; cet air active la combustion et fait un balayage de toute la gazéification produite par le couvercle de protection 14 et 25 l'enveloppe extérieure 12. Le débit d'air primaire est contrôlé de manière à ce que les gaz produits par le rayonnement du brûleur ne soient pas tous enflammés; ces gaz, mélangés au produit de la combustion des carbones fixes, sont aspirés par les orifices d'aspiration 30 13 -à l'intérieur d'un espace annulaire 19 ménagé entre l'enveloppe extérieur 12 et le conduit brûleur 15. A l'intérieur de cet espace annulaire 19, ces composants gazeux sont en contact avec le produit brûleur 15. Ce dernier étant à une température d'environ 1200 C, porte les composants gazeux à environ 1050 C, température supérieure à leur point éclair. Par le rayonnement du conduit brûleur 15 et la conductibilité des composants gazeux, l'enveloppe extérieur 12 est por'tée & environ 10500C. Les gaz sont ensuite canalisés à l'intérieur de l'espace annulaire 19 jusqu'à un point de mise à feu symbolisé par 18 à la figure 3. A ce point de mise à feu 18, les composants gazeux sont mélangés à l'air secondaire surchauffé provenant du tube 17. Le mélange ainsi obtenu s'enflamme au point de mise à feu 18 et la température atteint les 1200 C. Les gaz ainsi allumés continuent à brûler à l'intérieur du conduit brûleur 15 pour se détendre dans la chambre de détente 34 afin que la combustion soit totale avant que les gaz entrent en contact avec une paroi froide de l'échangeur comprenant un faisceau de tubes 36A. La disposition de la chambre de détente 34 permet de récupérer les particules de cendre entraînées par la combustion dans le conduit brûleur 15. Les gaz pratiquement neutres à haute température sont canalisés vers l'échangeur 36 connu en soi pour en transférer leur énergie à un fluide caloporteur. Une botte à fumées 37 collecte les gaz à la sortie de l'échangeur 36. Un extracteur de fumée 38 connu en soi assure la circulation dans tous les circuits 20 de gaz et transfère les gaz refroidis vers une cheminée (non représentée sur les dessins). La chaudière est mise en veilleuse automatiquement lorsque la température désirée du fluide de l'installation de chauffage est atteinte, ce qui provoque -à l'aide d'un appareil usuel- l'arrêt de l'extracteur 38, celuici assurant la fermeture du circuit des gaz. A l'inverse il suffit de quelques carbones fixes ou charbon de bois incandescent à l'intérieur du foyer pour faire démarrer la gazéification aussitôt que le circuit des gaz est à nouveau ouvert (extracteur 38a nouveau en 30 fonctionnement). Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme d'exécution choisie et représentée, laquelle pourra au contraire faire l'objet de modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Par exemple, le système de brûleur décrit 35 est destiné à fonctionner dans un appareil de combustion à dépression. Il est évident que le même système peut aussi fonctionner à l'intérieur d'un appareil de combustion en pression positive. REVENDICATIONS 1. Brûleur gazéifieur pour un appareil de chauffage utilisant un combustible solide qui comprend un foyer (33) dont la portion inférieure est définie par une grille (11), le brûleur 5 gazéifieur étant caractérisé par le fait qu'il comprend, en association, une enveloppe extérieure cylindrique (12) dans laquelle est aménagée une série d'orifices d'aspiration (13)destinés à être en communication avec la base du foyer (33), un conduit brûleur (15) disposé longitudinalement à l'intérieur de 10 l'enveloppe (12), ce conduit brûleur (15) qui a une entrée et une sortie, étant adapté à définir avec l'enveloppe extérieure (12) un espace annulaire (19) communicant avec ladite entrée, à proximité de laquelle est disposée une entrée d'air secondaire (17). 2. Brûleur gazéifieur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les orifices d'aspiration (13) ménagés dans 1' enveloppe extérieure (12) sont disposés longitudinalement sur la portion supérieure de l'enveloppe. 3. Brûleur gazéifieur suivant la revendication 2, caracté20 risé en ce qu'un couvercle de protection (14) est disposé audessus desdits orifices d'aspiration (13). 4. Brûleur gazéifieur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (12) et le conduit brûleur (15), sont de forme cylindri25 que de révolution. 5. Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (12) et le conduit brûleur (15) sont coaxiaux. 6. Brûleur selon l'une quelconque des revendications pré30 cédentes, caractérisé en ce que l'orifice d'amenée d'air secondaire (17) est situé au voisinage de l'entrée du conduit brûleur (15) et traverse une paroi avant (16) de l'enveloppe extérieure cylindrique (12). 7. Brûleur gazéifieur selon l'une quelconque des revendi35 cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des embases en matière réfractaire (20) aptes à être disposées de chaque côté de la base du-foyer (33), des tubesrépartiteurs (22) ayant des ouvertures latérales (23,24) adaptées à communi- :597?58 quer d'une part avec la base du foyer (33) et, d'autre part, à l'aide d'un passage (25), avec des canaux (26) ménagés en partie haute des embases, lesdits tubes répartiteurs (22) étant en communication avec des orifices (21) d'amenée d'air primai5 re. 8. Appareil de chauffage tel que chaudière (30) utilisant un combustible solide du genre comprenant un habillage, une réserve de combustible (32) solide avec une porte pour son chargement, un foyer (33) disposé sous la réserve ayant lui-même une grille (11) située au-dessus d'un cendrier, caractérisé en ce qu'un brûleur gazéifieur (10) selon les revendications 1 à 6 est disposé dans le foyer (33) au niveau de la grille, généralement en son centre, et est adapté à mettre en communication une chambre de détente (34) avec ledit foyer (33), tandis qu' un échangeur de chaleur (31) situé en aval de la chambre de détente (34) est lui-même en communication avec une boîte à fumées (37). 9. Appareil de chauffage suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le brûleur gazéifieur (10) s'étend du 20 voisinage de la façade vers l'arrière de l'appareil jusqu'à la chambre de détente (34) de même que les embases (20) en matériau réfractaire, et les tubes répartiteurs (22).