Brevet FR2725496A1 — publié le 19960412

La présente invention concerne un procédé de réduction des imbrûlés solides pour chaudière à combustion de fuel lourd, équipée de brûleurs à pulvérisation mécanique, du type comprenant une pompe de fuel haute pression et un injecteur de fuel dans le brûleur, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. I1 est connu que la combustion du fuel lourd dans des chaudières du type indiqué plus haut, entraîne des rejets de particules solides dans les fumées. Ces rejets constitués pour partie par des imbrulables et pour partie par des résidus de combustion sont mesurés par l'indice pondéral des fumées, exprimé en poids par unité de volume des fumées. Des diverses réglementations limitent la valeur maximale de cet indice pondéral. Or, l'abaissement de cet indice pour rester dans des limites autorisées impose des dispositions complémentaires onéreuses. Les moyens employés jusqu'à présent sont préventifs ou curatifs. A titre préventif on connaît des dispositifs qui utilisent des brûleurs à pulvérisation assistée par la vapeur ou des brûleurs à coupelles rotatives qui sont compliqués et ne résolvent que partiellement le problème. D'autres moyens préventifs impliquent l'utilisation de stations complexes de préparation du combustible visant à réaliser une émulsion fuel-eau. Ces moyens aussi ne constituent pas une solution satisfaisante aux problèmes posés. I1 est aussi connu de pratiquer l'injection d'additifs catalyseurs de combustion, dont l'effet n'est cependant que partiel. Les moyens curatifs sont des dispositifs de traitement des fumées, tels que des filtres dépoussiéreurs. Or ces moyens présentent l'inconvénient qu'ils n'éliminent pas la nécessité d'un traitement ultime des résidus. La présente invention a pour but de proposer un procédé et un dispositif de réduction des imbrûlés solides, du type indiqué plus haut, qui pallie les inconvénients susmentionnés de l'état de la technique. Pour atteindre ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on injecte de l'eau adoucie dans le fuel, assure un mélange intime de l'eau au fuel tout en maintenant l'eau à l'état liquide dans le circuit de fuel menant à l'injecteur, de façon que l'eau en se vaporisant à la sortie de l'injecteur provoque une pulvérisation du fuel en très fines gouttelettes. Une caractéristique de l'invention réside dans le fait que l'eau adoucie est injectée en amont de la pompe haute pression et que l'on assure le mélange de l'eau au fuel à l'aide de cette pompe. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on règle la quantité d'eau à ajouter par un asservissement au débit du fuel consommé. Le dispositif de réduction des imbrûlés solides selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend en amont de la pompe haute pression des moyens injecteurs d'eau adoucie dans le circuit d'arrivée du fuel lourd. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend une pompe doseuse dans le circuit d'amenée d'eau adoucie, qui est reliée à un compteur de la quantité de fuel lourd amenée, par un circuit d'asservissement au débit mesuré du fuel. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence à la figure unique montrant, à titre d'exemple, sous forme d'un schéma de principe le dispositif de réduction des imbrûlés solides selon la présente invention. Sur la figure 1, on montre en 1 le circuit d'alimentation en fuel d'une chaudière à combustion de fuel lourd et équipée de brûleurs à pulvérisation mécanique, non représentés. Ce circuit 1 comprend essentiellement, montés en série, un compteur 2 de la quantité du fuel amené par la boucle d'aspiration, une vanne d'entrée 3 du fuel, un filtre de fuel 4, une pompe de fuel haute pression 5 et un réchauffeur électrique 6 du fuel lourd. De ce réchauffeur, le fuel réchauffé est amené à l'injecteur du brûleur (non représenté), comme cela est indiqué par la flèche F1. Ce circuit du fuel est connu en soi. I1 est également connu que le retour brûleur indiqué par la flèche F3 est relié en 11 au circuit fuel entre la vanne d'entrée de fuel 3 et le filtre de fuel 4. Cette installation, connue en soi, comporte en outre une ligne de dégazage 12 entre le réchauffeur 6 et le clapet anti-retour 9 en entrée de circuit de retour boucle indiqué par la flèche F2. La particularité de l'invention réside dans le fait que l'on prévoit supplémentairement un circuit d'amenée d'eau douce portant la référence générale 15 et comprenant, montés en série, une bâche à eau d'injection 16 pourvue d'un dispositif de contrôle de niveau 17, une pompe doseuse volumétrique, avantageusement du type à piston 18, un organe de contrôle 19 du débit de la pompe doseuse, un compteur d'eau 20, un clapet anti-retour 21, un manomètre 22, un clapet anti-retour 24 et une vanne à boisseau sphérique 25 pour injecter l'eau adoucie fournie par la pompe doseuse 18 dans le circuit de fuel 1, en amont de la pompe fuel haute pression 5, entre cette dernière et le filtre de fuel 4. A la bâche 16 est associée une électrovanne d'alimentation de la bâche en eau douce, commandée par la pompe doseuse 18, comme cela est indiqué par la ligne 27.La pompe doseuse 14 est en outre reliée au compteur fuel 2 par un circuit d'asservissement de la pompe au débit mesuré du fuel. Ce circuit d'asservissement est indiqué en 28. Le dispositif de réduction des imbrûlés solides, selon l'invention, qui vient d'être décrit, fonctionne de la manière suivante l'eau adoucie, en une proportion constante, réglable par la pompe doseuse 14 en fonction du débit fuel est injectée dans le fuel lourd en amont de la pompe fuel haute pression 5. L'eau injectée est intimement mélangée au fuel par la pompe 5, sans recours à un émulsionneur additionnel. Cette eau est maintenue à l'état liquide dans tout le circuit fuel 1 de façon à se vaporiser au nez de l'injecteur du brûleur et de pulvériser le fuel en très fines gouttelettes, ce qui favorise une combustion complète en augmentant la surface de contact entre le combustible et l'air comburant. I1 est à noter que le mélange fuel-eau est porté dans le réchauffeur à une température avantageusement inférieure à 1000, tandis que dans un réchauffeur d'un circuit sans adjonction d'eau le fuel est réchauffé à 120 ou 1250. La proportion de l'eau dans le mélange est avantageusement de 10 à 20 %. Le dispositif selon l'invention assure, d'une façon simple, la réduction des imbrûlés solides dus à la combustion du fuel lourd dans la chaudière. Le résultat obtenu avec ce dispositif assure le respect des normes de rejet en vigueur avec un fuel (moyen), même pendant les régimes transitoires de la chaudière. Sa mise en oeuvre ne perturbe en aucune manière la combustion. Ce dispositif, particulièrement simple dans sa conception, sa réalisation et sa conduite assure de manière élégante et peu onéreuse une solution adéquate aux exigences de l'environnement. Ce dispositif peut être monté sur des circuits d'alimentation en fuel connus, sans modification notable de ce circuit, et surtout, sans modification des brûleurs existants. REVENDICATIONS 1. Procédé de réduction des imbrûlés solides pour chaudière à combustion de fuel lourd, équipée de brûleurs à pulvérisation mécanique, du type comprenant une pompe de fuel haute pression et un injecteur de fuel dans le brûleur, caractérisé en ce que l'on injecte de l'eau adoucie dans le fuel, assure un mélange intime de l'eau au fuel tout en maintenant l'eau à l'état liquide dans le circuit de fuel menant à l'injecteur, de façon que l'eau en se vaporisant à la sortie de l'injecteur provoque une pulvérisation du fuel en très fines gouttelettes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'eau adoucie est injectée en amont de la pompe haute pression et que l'on assure le mélange de l'eau au fuel à l'aide de cette pompe. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on règle la quantité d'eau adoucie à injecter par un asservissement au débit du fuel consommé. 4. Dispositif de réduction des imbrûlés solides pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, pour chaudière comportant dans le circuit fuel une pompe haute pression, caractérisé en ce qu'il comprend en amont de la pompe haute pression (5), des moyens injecteurs (25) d'eau adoucie dans le circuit de fuel lourd (1). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une pompe doseuse d'eau (18) dans le circuit d'amenée d'eau adoucie (15), qui est reliée à un compteur (2) de la quantité de fuel lourd amené, par un circuit (28) d'asservissement au débit mesuré du fuel. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le circuit d'eau douce (15) comprend une bâche à eau adoucie d'injection (16) pourvue d'un dispositif de contrôle de niveau (17) et associé à la pompe doseuse (18).