Brevet FR2785365A1 — publié le 20000505

Chambre de combustion destinée à épurer un effluent gazeux pourvue de moyens mécaniques permettant d'homogénéiser l'écoulement dudit effluent gazeux. Le domaine de l'invention est celui de la réalisation des chambres de combustion. Plus précisément, l'invention concerne une chambre de combustion destinée à épurer un effluent gazeux. Dans la suite du présent texte de brevet, on entend par les termes"épurer un effluent gazeux", l'opération consistant à débarasser ce dernier notamment de composés organiques volatils dont il est chargé. A titre d'exemple, on discute maintenant d'une technique connue pour supprimer les composés organiques volatils contenus dans l'air. II est clair cependant que l'invention n'est nullement limitée à ce type d'effluent gazeux. De façon classique, on utilise une chambre de combustion (encore appelée chambre de réaction) et un brûleur pour oxyder, de manière directe, l'air au contact d'une flamme. La chambre de combustion est généralement de type cylindrique et présente, en une de ses extrémités, le brûleur généralement conique constitué d'une veine d'alimentation en air. Egalement de façon classique, l'extrémité de la chambre de combustion présente, à hauteur d'une extrémité du brûleur, un espace annulaire entre d'une part le cône du brûleur, et d'autre part une ouverture circulaire pratiquée dans la paroi d'extrémité de la chambre de combustion. Une telle conformation de l'extrémité du brûleur forme un diaphragme. Ainsi, I'air à épurer traverse obligatoirement 1'espace ouvert entre le diaphragme et le brûleur pour pénétrer à l'intérieur de la chambre de combustion. De plus, le brûleur est muni de lumières sur la périphérie de son cône. Le diaphragme provoque une perte de charge forcant une partie de l'air à traverser ces lumières, afin d'alimenter le brûleur en oxygène (nécessaire à l'entretien de la combustion de l'air). Ainsi, en sortie de la chambre de combustion, I'air est dépourvu des composés organiques volatils qu'il comportait à l'origine. Selon une telle technique d'oxydation directe de l'air, on force l'air à passer sur la périphérie du brûleur avant de traverser l'ouverture en entrée de la chambre de combustion, ce qui entraîne des perturbations dans l'écoulement de l'air au sein de celle-ci. En effet, I'air circule à l'intérieur de la chambre de combustion selon des vitesses différentes. Ainsi, on observe des vitesses de l'air importantes à la périphérie interne de la chambre de combustion et une zone de recirculation de 1'air importante au centre de la chambre de combustion, où l'air se trouve parfois pris dans des tourbillons selon des vitesses changeantes. Cette solution connue présente donc certains inconvénients. Tout d'abord, les perturbations dans l'écoulement de l'air engendrées par l'aérodynamique du brûleur provoquent une formation de volumes morts et/ou à une formation de court-circuits. Ensuite, la zone de mélange présente des zones froides résultant de la mauvaise homogénéisation de l'écoulement du fluide, ce qui empche une combustion complète de l'air à épurer. Enfin, pour obtenir une réaction d'épuration qui soit compatible avec la législation en vigueur sur l'émission d'éléments polluants gazeux, la chambre de combustion doit présenter une longueur importante, ce qui occasionne un encombrement conséquent. La présente invention a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique. Plus précisément, I'un des objectifs de la présente invention est de fournir une chambre de combustion destinée à épurer un effluent gazeux permettant d'homogénéiser l'écoulement de l'effluent gazeux plus efficacement par à l'état de la technique. Un objectif supplémentaire de l'invention est de fournir une telle chambre de combustion dont l'encombrement et le coût sont réduits par rapport à l'état de la technique. Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle chambre de combustion autorisant une meilleure combustion de l'air à épurer par rapport à l'état de la technique. Ces différents objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention, à l'aide d'une chambre de combustion destinée à épurer un effluent gazeux, du type présentant au moins un brûleur dudit effluent gazeux à l'une de ses extrémités, définissant un passage dudit effluent gazeux, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens mécaniques permettant d'homogénéiser l'écoulement dudit effluent gazeux. Le principe général de l'invention repose donc sur un ajout, au sein de la chambre de combustion, de moyens mécaniques pour homogénéiser l'écoulement d'effluent gazeux. On comprend que ces moyens mécaniques constituent un obstacle à l'écoulement de 1'effluent gazeux tout en permettant d'obtenir en aval une vitesse égale de 1'effluent gazeux en tout point de la chambre de combustion. Une telle vitesse approche la vitesse moyenne de 1'effluent gazeux s'écoulant dans la chambre de combustion. Cette approche de la vitesse moyenne est possible grâce à la perte de charge engendrée par une traversée des moyens mécaniques par 1'effluent gazeux. L'invention permet d'homogénéiser l'écoulement de 1'effluent gazeux et ainsi de réduire la longueur de la chambre de combustion par rapport à l'état de la technique. Par ailleurs, grâce à la retenue partielle de 1'effluent gazeux imposée par la présence des moyens mécaniques, le temps de contact de 1'effluent gazeux à épurer avec une zone à température élevée est augmenté par rapport à l'état de la technique. L'invention permet de réduire considérablement le nombre des zones froides ainsi que celui des courants froids. Enfin, 1'obstacle que constituent les moyens mécaniques permet de réduire la formation de volumes morts ainsi que celle des court-circuits par rapport à l'état de la technique, l'écoulement de 1'effluent gazeux s'en trouve donc facilité. De façon avantageuse, lesdits moyens mécaniques sont prévus essentiellement perpendiculairement audit écoulement dudit effluent gazeux. Préférentiellement, lesdits moyens mécaniques sont constitués par au moins une grille. Il convient cependant de noter que tout type de moyens assurant une fonction de perméabilité suffisante à 1'effluent gazeux concerné peuvent convenir en tant que moyens mécaniques. Il peut par exemple s'agir d'un filtre et/ou d'une membrane. Selon une variante avantageuse, lesdits moyens mécaniques sont constitués par au moins un garnissage. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, lesdits moyens mécaniques sont situés à proximité du brûleur sans casser la flamme. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et en référence au dessin, dans lequel la figure unique représente un schéma simplifié d'un mode de réalisation particulier d'une chambre de combustion selon l'invention. L'invention concerne donc une chambre de combustion destinée à épurer un effluent gazeux permettant notamment de réduire l'encombrement et le coût de sa réalisation. On présente maintenant, en relation avec le schéma simplifié de la figure unique, un mode de réalisation particulier d'une chambre de combustion selon l'invention. De façon classique, une chambre 1 de combustion présente un brûleur 2 en une de ses extrémités 3 qui produit une flamme (non représentée) pour incinérer les composés organiques volatils contenus dans un effluent 6 gazeux à épurer. Le brûleur 2 comporte une partie 21 conique et une tige 22 amenant un gaz combustible. Le gaz combustible est destiné à réagir avec un comburant, tel que de l'oxygène compris dans 1'effluent 6 gazeux introduit via des lumières 9 disposées sur la périphérie de la partie 21 conique. La chambre 1 de combustion présente une forme cylindrique et comprend une pluralité de parois 11 à 13, dont deux parois 11, 12 latérales formant les bords de la canalisation de l'écoulement de 1'effluent 6 gazeux à épurer et une paroi 13 circulaire comportant une lumière en son centre définissant un diaphragme 4. L'effluent 6 gazeux à épurer est introduit dans la chambre 1 de combustion en traversant les lumières 9 et/ou 1'espace formé entre le diaphragme 4 et la périphérie externe de la partie 21 conique du brûleur 2. Selon l'invention, la chambre 1 de combustion comprend des moyens 5 mécaniques permettant d'homogénéiser l'écoulement de 1'effluent 6 gazeux. Ces moyens 5 mécaniques forment un obstacle, qui sépare la chambre 1 de combustion en un espace 14 et un espace 15. Cet obstacle limite la formation de volumes morts ainsi que celle de court-circuits au sein de 1'espace 14 d'épuration. L'effluent 6 gazeux en cours d'oxydation y est ainsi réparti relativement uniformément. Une telle chambre 1 de combustion permet de réunir des conditions thermique et aéraulique favorables à l'épuration de 1'effluent 6 gazeux. Les moyens 5 mécaniques sont perméables à 1'effluent 8 gazeux ayant subi une oxydation, permettant de ce fait un meilleur contrôle de sa vitesse d'écoulement. L'effluent 7 gazeux ayant traversé ces moyens 5 mécaniques présente en tout point de la section droite de la chambre 1 de combustion une vitesse avoisinant une valeur de vitesse moyenne. Les moyens 5 mécaniques occasionnent une certaine retenue de 1'effluent 6 gazeux compris dans l'espace 14 d'épuration de 1'effluent 6 gazeux permettant d'allonger le temps de contact de 1'effluent 6 gazeux avec une température élevée. Cette prolongation du temps de contact de 1'effluent 6 gazeux avec une température élevée favorise une combustion de 1'effluent 6 gazeux plus complète par rapport à l'état de la technique. De préférence, les moyens 5 mécaniques sont prévus essentiellement perpendiculairement à l'écoulement de 1'effluent 8 gazeux et sur la largeur entière de la chambre 1 de combustion pour notamment canaliser, de manière optimale, l'écoulement de 1'effluent 8 gazeux. Les moyens 5 mécaniques incluent au moins une grille qui, dans le cadre du présent mode de réalisation, est constituée par une tôle en acier 30/10 présentant des orifices d'un diamètre de 10 mm et une transparence de 50 %. Dans d'autre modes de réalisation, cette grille pourra tre remplacée par un garnissage tel que par exemple un garnissage de selles en céramique en vrac d'une porosité de 70%. Les moyens 5 mécaniques sont placés de façon à ne pas provoquer de refroidissement brutal et prématuré de 1'effluent 6 gazeux introduit dans la chambre 1 de combustion. La distance entre les moyens 5 et la grille permet aux moyens 5 mécaniques d'assurer notamment leur fonction de perméabilité à 1'effluent 8 gazeux dans de bonnes conditions. En outre, une telle distance permet de laisser agir les effets résultants de cette perméabilité, sur d'une part 1'effluent 6 gazeux à épurer (dans 1'espace 14 d'épuration de 1'effluent 6 gazeux, pour une meilleure oxydation) et d'autre part sur l'écoulement de 1'effluent 8 gazeux (dans 1'espace 15 de transport de 1'effluent 7 gazeux épuré). L'effluent 7 gazeux épuré sort, de manière homogène, de la chambre 1 de combustion, par son extrémité ouverte. Le mode de réalisation présenté ci-dessus n'a pas pour objet de réduire la portée de l'invention, il pourra donc y tre apportée de nombreuses modifications sans sortir (pour autant) du cadre de celle-ci. En particulier, on notera que les moyens 5 mécaniques pourront présenter des formes différentes de celles représentée sur la figure. REVENDICATIONS 1. Chambre (1) de combustion destinée à épurer un effluent (6) gazeux, du type présentant au moins un brûleur (2) dudit effluent (6) gazeux à l'une (3) de ses extrémités, définissant un passage dudit effluent (6) gazeux, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (5) mécaniques permettant d'homogénéiser l'écoulement dudit effluent (6) gazeux. 2. Chambre (1) de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens (5) mécaniques sont prévus essentiellement perpendiculairement audit écoulement dudit effluent (6) gazeux. 3. Chambre (1) de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits moyens (5) mécaniques sont constitués par au moins une grille. 4. Chambre (1) de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits moyens (5) mécaniques sont constitués par au moins un garnissage. 5. Chambre (1) de combustion selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que lesdits moyens (5) mécaniques sont situés à proximité du brûleur (2) sans casser la flamme.