Brevet FR2605714A1 — publié le 19880429

Chaudière à air humide. - La présente invention concerne une chaudière à air humide comprenant un foyer, un échangeur de chaleur paroucur par le fluide caloporteur et les fumées du foyer ainsi qu'une source d'air humide. On connai4t déjà différents types de chaudières à air humide notamment des chaudières à condensation selon les brevets FR - A 82 30 278 et FR - A 83 18 956. L'une des difficultés des chaudières à gaz à air humide est celle de l'accrochage de la flamme sur le brûleur. Il est déjà connu d'entourer le brûleur dtun manchon métallique pour stabiliser la flamme. Toutefois, ce manchon métallique présente un certain nombre d'inconvénients sur le plan de la résistance à la flamme, à cause des déformations engendrées par son exposition rapprochée à la flamme. Un développement de cette technique a consisté à remplacer le manchon métalliuqe par un manchon réfractaire qui assure un excellent accrochage de la flamme. Malheureusement, le manchon réfractaire n'étant pas conducteur, il ne permet pas une détection suffisante de la flamme. En effet, la détection de la flamme se fait de manière connue en utilisant l'ionisation des gaz de la flamme entre deux électrodes soumises à une tension alternative ; comme le courant d'ionisation est-un courant "redressé" le passage de ce courant signifie la présence d'une flamme. Dans le cas des chaudières classiques, même avec un accroche flamme métalliuqe, la détection se fait sans difficulté, l'une des électrodes étant effectivement une électrode alors que l'autre est constiutée par les parties métalliques du foyer. Dans le cas de chaudières à manchon réfractaire, la détection de la flamme se fait entre l'électrode et les parties métalliques du brûleur, c'està-dire dans la partie la plus froide de la flamme. Cette détection est difficile en particulier dans le cas d'une chaudière à air humide. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer une chaudière à air humide, permettant une bonne tenue de la flamme tout en facilitant la détection de la flamme. A cet effet, l'invention concerne une chaudière à air humide du type ci-dessus, caractérisée en ce que le manchon d'accrochage de la flamme est un manchon en matière réfractaire, logé dans le foyer autour de la flamme, ce manchon non conducteur d'électricité comportant sur au moins une partie de sa surface intérieure une plaque conductrice formant la deuxième électrode du moyen de détection de flamme. Grâce au manchon réfractaire d'accrochage de flamme muni d'un élément métallique, constituant une électrode, on peut détecter facilement le courant d'ionisation entre l'électrode placée dans le brûleur et l'électrode du manchon. Un tel manchon qui se glisse dans l'enveloppe du foyer, autour du brûleur et de l'emplacement de la flamme s'applique tant à une chaudière à foyer couché (horizontal ou sensiblement horizontal) qu'à une chaudière à foyer vertical. De la même manière, le combustible peut être gazeux ou liquide. Suivant une autre caractéristique, la plaque conductrice n'occupe qu'une fraction de la surface intérieure du manchon. De cette manière, on conserve l'avantage du bon coefficient de réflexion de la surface interne du manchon autour de la flamme tout en permettant une détection certaine de la flamme. D'ailleurs la grande nécessité de détection assurée par les moyens de l'invention permet de supprimer les alarmes préventives correspondant à des situations qui selon les techniques de l'art antérieur seraient incertaines. Suivant une autre caractéristique, le manchon d'accrochage comprend une chemise métallique avec un retour recevant le manchon réfractaire proprement dit. Suivant une autre caractéristique, le manchon réfractaire comporte un retour. Suivant une autre caractéristique, le manchon réfractaire a une surface intérieure cylindrique ou conique, munie d'aspérités et/ou de cavités. Ces moyens permettent de combiner les effets d'accrochage thermique et aérodynamiques de la flamme. Suivant une autre caractéristique, le foyer est d'axe X-X sensiblement horizontal et l'échangeur est couché, avec un axe Y-Y incliné Cette structure du bloc foyer-échangeur permet un encombrement particulier et réduit, très intéressant dans le cas de chauffeires d'immeubles, d'autant plus que les laveurs d'air et de fumées peuvent alors être regroupés de manière très compacte à côté du bloc. Suivant une autre caractéristique, la plaque conductrice est placée sur la partie inférieure intérieure du manchon réfractaire. De cette manière, quelles que soient les déformations de cette plaque sous l'effet des chocs thermiques, des dilatations etc.. cela n'a aucune influence sur la partie réfractaire du manchon. La présente invention sera décrite de façon plus détailéle à l'aide de différents modes de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble d'unmode de réalisation d'une chaudière selon l'invention - la figure 2 est une coupe axiale d'un autre mode de réalisation d'un manchon - la figure 3 est une coupe transversale correspondant à la figure 2 - la figure 4 est une vue en perspective de l'électrode du manchon selon les figures 2 et 3 - la figure 5 est une coupe axiale d'un autre mode de réalisation d'-un manchon d'accrochage de flamme. Selon la figure 1, la chaudière à gaz à air humide se compose d'un foyer 1 suivi d'un échangeur 2 ainsi qu'un détecteur de flamme 3 à ionisation. De façon plus détaillée, le foyer 1 se compose d'une double enveloppe cylindrique circulaire 101, 102 formée de viroles en tôle définissant une chemise d'eau reliée à l'échangeur 2. En partie haute, cette chemise d'eau est reliée par une tuyauterie 103 à la sortie 104 du bloc foyer - échangeur de manière à purger l'air qui risque de s'accumuler dans la partie supérieure de la chemise d'eau. L'une des extrémités du foyer est munie d'un brûleur à gaz 4 alimenté en gaz par une conduite de gaz 5. Ce brûleur à gaz reçoit l'air combu rant humide par la tuyauterie 6. Le moyen d'humidification de l'air comburant n'a pas été représenté. Le brûleur 5 est fixé au fond 7 correspondant du foyer 1. A l'intérieur de la double enveloppe 101, 102, il est prévu selon l'invention un manchon 8 réalisé en un matériau réfractaire tel que des fibres réfractaires, entourant le brûleur et la flamme sur une certaine longueur axiale de manière à stabiliser la flamme par inertie thermique et par réverbération. En partie basse, et intérieure, le manchon réfractaire 8 comporte une plaque 9 métallique constiutant l'une des deux électrodes du moyen de détection de flamme L'autre électrode 10 étant portée par le brûleur de manière à se retrouverau coeur de la flamme. Le moyen de détection de flamme par ionisation 3 se compose d'une source de tension alterna tive non représentée qui applique une tension altenrative aux deux électrodes 9, 10 et mesure le courant continu passant entre les électrodes. Le passage d'un courant continu signifie qu'il y a du gaz ionisé entre les deux électrodes 9, 10 et par suite la présence d'une flamme. I1 est particulièrement intéressant que la plaque métallique 9 n'occupe qu'une fraction relativement faible de la surface intérieure du mancuon 8 de manière à ne pas réduire l'importance de la surface réfléchissante à l'intérieur du manchon. Selon l'invention,le foyer 1 est placé au-dessus de l'échangeur 2. L'axe X-X du foyer 1 est de préférence horizontal alors que l'axe Y-Y de l'échangeur est incliné dans le sens de l'écoulement comme cela sera décrit ultérieurement d'un angle par rapport à la direction horizontale. L'échangeur 2 se compose également d'une double enveloppe 201, 202 et de collecteurs d'extrémité 203, 204 délimités par le prolongement de la paroi extérieure 201 et par des plaques 205, 206 portant les tubes de l'échangeur de chaleur. Des cloisons 208, 209 permettent de répartir les tubes par exemple en trois faisceaux de tubes pour obtenir un cheminement en S du liquide caloporteur. De façon analogue, des cloisons transversales 210 subdivisent le volume intérieur de l'échangeur (volume réservé au passage des fumées) de manière que les fumées sortant du foyer par la sortie 11 traversent l'échangeur 2 en contre-courant croisé par rapport au faisceau de tubes 211. (Quelques tubes seulement ont été représentés). Comme indiqué ci-dessus, le foyer est un cylindre dont I'axe est de préférence horizontal ou légèrement incliné vers la sortie 11. Par contre, l'échangeur 2 est très nettement incliné vers sa sortie 12. Grâce à cette inclinaison, le condensat et le liquide de lavage qui se déposent sur les parois de l'échangeur 2 et sur les tubes peuvent s'écouler vers le bas et s'échapper par la sortie 12. I1 est à remarquer que les cloisons 210 qui subdivisent le volume intérieur de l'échangeur pour le cheminement des gaz comportent des perforations du moins dans leur partie inférieure pour laisser passer les liquides. Les liquides ainsi récupérés sont soit évacués en partie ou en totalité et peuvent srvir au lavage des fumées. Bien que selon l'exemple de la figure 1, l'insention ait été décrite dans le cas d' un bloc foyer-échangeur horizontal, le manchon selon l'inven- tion s'applique dans les mêmes conditions à un foyer d'axe vertical. De même, le combustible est soit un gaz, un combustible liquide, bien que le gaz soit choisi de manière préférentielle pour les chaudières à air humide. Les figures 2 et 3 montrent un second mode de réalisation d'un manchon d'accrochage de flamme 20 composé d'une chemise métallique 21 avec un retour 22 à l'arrière laissant une ouverture 23 pour le passage du brûleur. Cette chemise 21 entoure le manchon 24 proprement dit en matière réfractaire. L'électrode métallique 25 est disposée sur la partie inférieure du manchon 24, sa tige de fixation 26 passant dans le retour 22 de la chemise 21. La figure 4 est une vue en perspective de la plage 25 formant l'électrode, selon les figures 2 et 3 avec sa tige filetée 26 servant de fixation. Selon la figure 2, la surface inté- rieure du manchon réfractaire 24 peut être soit cylindrique (trait plein), soit conique (trait en pointillés) de manière à combiner des effets thermiques et aérodyna- miques d'accrochage de la flamme. La.surface peut également être munie d'aspérités ou de davités pour augmenter l'effet d'accrochage. La figure 5 montre une autre forme de manchon 30 sans chemise métallique, mais avec un retour 31 sur l'arrière et une ouverture 32 par le passage du brûleur. Cette figure 5 montre également l'électrode 33. REVENDICATIONS 10) Chaudière à air humide comprenant un foyer (1) et un échangeur de chaleur (2) et un brûleur (4) entouré d'un manchon d'accrochage de flamme, ainsi qu'un moyen de détection de flamme par ionisation (3) dont l'une des électrodes (10) est prévue au niveau du brûleur, chaudière caractérisée en ce que le manchon d'accrochage (8, 20, 24, 30) de la flamme est un manchon en matière réfractaire, logé dans le foyer (1) autour de la flamme, ce manchon non conducteur d'électricté comportant sur au moins une partie de sa surface intérieure une plaque conductrice d'électricité (9, 25, 33) formant la deuxième électrode du moyen de détection de flamme. 20) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque conductrice (9, 25, 33) n'occupe qu'une fraction de la surface intérieure du manchon (8 , 20, 24, 30). 3 ) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que le manchon d'accrochage (20) comprend une chemise métallique (21) avec un retour (22) recevant le manchon réfractaire (24) proprement dit. 40) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que le manchon réfractaire (30) comporte un retour (31). 50) Chaudière selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le manchon réfractaire (20, 24) a une surface intérieure cylindriuqe ou conique, munie d'aspérités et/ou de cavités. 60) Chaudière selon la revendication 1, caractérisée en ce que le foyer (1) est d'axe X-X sensiblement horizontal et l'échangeur (2) est couché, avec un axe Y-Y incliné ( > ) vers la sortie (12). 70) Chaudière selon la revendication 6, caractérisée en ce que le foyer (1) est situé au-dessus de l'échangeur (2). 80) Chaudière selon la revendication 6, caractérisée en ce que la plaque conductrice (9, 25, 33) est placée sur la partie inférieure intérieure du manchon réfractaire (8, 24, 30).