Brevet FR2702036A1 — publié le 19940902

"Chauffe-eau chauffé au gaz comprenant un catalyseur d'oxydation pour la réduction de NOX" L'invention part d'un chauffe-eau chauffé au gaz, avec un brûleur alimenté par un mélange d'air et de gaz combustible, et avec une cheminée s'y rac- cordant pour le passage des gaz de combustion, dans laquelle sont disposés l'un derrière l'autre, un par- cours d'extinction, ainsi que deux échangeurs thermi- ques parcourus par l'eau à chauffer.10 Dans les chauffe-eau connus de ce type, le parcours d'extinction et le premier échangeur thermi- que sont conçus et accordés l'un à l'autre de façon que la teneur en CO des gaz de combustion soit réduite dans toute la mesure du possible, et que la températu-15 re de ces-gaz soit abaissée jusqu'à une valeur d'environ 1300 C évitant encore de façon certaine la perte de l'eau de combustion Le second échangeur thermique refroidit encore les gaz de combustion jusqu'au- dessous du point de rosée, tandis que la vapeur d'eau20 de combustion se condense et qu'ainsi sa chaleur de vaporisation est également utilisée Dans des chauffe- eau avec un tel choix du parcours d'extinction et du premier échangeur thermique, il est connu de réduire à des valeurs admissibles les concentrations de N Ox25 apparaissant dans les gaz de combustion à travers des barreaux de refroidissement disposés en aval des ouvertures du brûleur Mais des recherches ont montré que cette disposition n'aboutit pas dans tous les cas au résultat souhaité. Pour remédier à ces inconvénients, l'inven- tion prévoit que: a) la longueur L du parcours d'extinction est suffi- samment courte pour que la concentration en NO, dans les gaz de combustion ne dépasse pas une valeur admissible prédéfinie, b) entre les deux échangeurs thermiques est disposé un catalyseur d'oxydation, qui réduit à une valeur prédéfinie la teneur résiduaire en CO subsistant dans le parcours d'extinction ainsi raccourci, c) le premier échangeur thermique est conçu de façon qu'il ne refroidisse pas les gaz de combustion au- dessous de la température nécessaire pour un fonc- tionnement irréprochable du catalyseur d'oxydation. La présente invention utilise le fait que la formation de NO dans les gaz de combustion dépend de la température et du temps pendant lequel elle inter- vient Dans l'agencement selon l'invention avec les caractéristiques indiquées ci-dessus, la durée de séjour des gaz de combustion à une température élevée, est raccourcie du fait du parcours réduit entre le brûleur et le premier échangeur thermique, et de ce fait, la formation de NO, est contraire La teneur résiduelle en CO subsistant lors de cette durée de séjour ainsi raccourcie, est réduite à des valeurs admissibles dans le catalyseur d'oxydation Dans le deuxième échangeur thermique, la chaleur résiduelle est extraite des gaz de combustion. Dans le cas d'une réalisation préférée dé- terminée par des recherches, la longueur du parcours d'extinction est déterminée en accord avec le brûleur de façon que dans le fonctionnement en charge nominale de l'appareil, la concentration en NO, ne dépasse pas la valeur de 30 ppm et qu'en amont du catalyseur d'oxydation, il subsiste une teneur résiduelle en CO de 1000 ppm par exemple. Pour assurer un fonctionnement correct du catalyseur d'oxydation, il est proposé de réaliser le premier échangeur thermique de façon que tout au moins lorsqu'il fonctionne en charge nominale, il n'abaisse pas la température des gaz de combustion au-dessous de 3000 C. Le catalyseur d'oxydation peut avoir une structure de platine analogue à celle des catalyseurs de gaz d'échappement utilisés sur les véhicules auto- mobiles. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté sur le dessin cijoint et va être exposé plus en détail dans la description ci-après. La figure unique montre schématiquement les éléments fonctionnels d'un chauffe-eau chauffé au gaz, qui offrent un intérêt dans le présent contexte. Le chauffe-eau a un brûleur 10, auquel est amené un mélange d'air et de gaz combustible par l'in- termédiaire d'une chambre de mélange 12 Au brûleur 10 se raccorde une virole de guidage 14 pour le passage des gaz de combustion qui quittent l'appareil par une cheminée d'évacuation 16 Dans la virole de guidage 14 est ménagé, en aval du brûleur 10, un parcours d'extinction 18 auquel se raccorde un premier échan- geur thermique 20 pour l'eau à chauffer, qui passe dans un réseau de canalisations 22 En aval de ce pre- mier échangeur thermique 20, est disposé un catalyseur d'oxydation 24 qui peut par exemple être réalisé d'une façon analogue à celle d'un catalyseur de gaz d'échap- pement d'un véhicule automobile. En aval du catalyseur d'oxydation 24, il est prévu un deuxième échangeur thermique 26 qui est inté- gré dans le réseau de canalisations 22 dans lequel circule l'eau La longueur L du parcours d'extinction 18 est, en accord avec le brûleur 10, suffisamment courte pour que lorsque l'appareil fonctionne à sa charge nominale, la concentration en NO, des gaz de combustion ne dépasse pas la valeur de 30 ppm Il s'établit alors une teneur résiduelle en CO des gaz de combustiont de par exemple 1 000 ppm Le premier échangeur thermique 20 est conçu de façon que, tout au moins lorsqu'il fonctionne à sa charge nominale, il ne refroidisse pas les gaz de combustion au-dessous d'une température de 300 'C Le catalyseur d'oxydation 24, fonctionnant de façon irréprochable à cette tempéra- ture, réduit à une valeur admissible la teneur rési- duelle en CO subsistant en aval du parcours d'extinc- tion 18 Dans le second échangeur thermique 26, la chaleur résiduelle est extraite des gaz de combustion. Le chauffe-eau peut également être réalisé sous la forme d'un appareil utilisant le pouvoir calorifique ou, éventuellement, sous la forme d'un appareil de condensation, dans lequel les gaz de combustion sont refroidis au-dessous du point de rosée dans le second échangeur thermique 26 ou bien dans un troisième échangeur thermique. R E V E N D I C A T I O N S 1. Chauffe-eau chauffé au gaz, avec un brû- leur alimenté par un mélange d'air et de gaz combusti- ble, et avec une virole de guidage s'y raccordant pour le passage des gaz de combustion, dans laquelle sont disposés l'un derrière l'autre, un parcours d'extinc- tion, ainsi que deux échangeurs thermiques parcourus par l'eau à chauffer, chauffe-eau caractérisé en ce que: a) la longueur L du parcours d'extinction ( 18) est suffisamment courte pour que la concentration en NOX dans les gaz de combustion ne dépasse pas une valeur admissible prédéfinie, b) entre les deux échangeurs thermiques ( 20, 26) est disposé un catalyseur d'oxydation ( 24), qui réduit à une valeur prédéfinie la teneur résiduaire en CO subsistant dans le parcours d'extinction ( 18) ainsi raccourci, c) le premier échangeur thermique ( 20) est conçu de façon qu'il ne refroidisse pas les gaz de combus- tion au-dessous de la température nécessaire pour un fonctionnement irréprochable du catalyseur d'oxydation ( 24). 2. Chauffe-eau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur L du parcours d'ex- tinction ( 18) est déterminée en accord avec le brûleur ( 10) de façon que dans le fonctionnement en charge nominale de l'appareil, la concentration en N Ox ne dépasse pas la valeur de 30 ppm, et qu'en amont du catalyseur d'oxydation il subsiste une teneur rési- duelle en CO de 1 000 ppm, par exemple. 3. Chauffe-eau selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le pre- mier échangeur thermique ( 20) est conçu de façon qu'au moins dans le fonctionnement à charge nominale, il ne refroidisse pas les gaz de combustion au-dessous de la température de 300 C.