Brevet FR2837214A1 — publié le 20030919

Le procédé, objet de l'invention, comporte deux fonctions associées, qui ont une action simultanée, pour atteindre les objectifs décrits ci-après. Il consiste à mélanger, de façon homogène, à l'air de combustion d'un brûleur ou d'une chaudière, dans la zone en dépression de l'aspiration du ventilateur, en proportion de deux parties par million (2 pp m), des vapeurs catalytiques d'un organo-métallique approprié, tel que le méthyl cyclopentadienyl manganèse tricarbonyl et, simultanément, d'injecter, en très fines gouttelettes, l'agent catalytique dans le combustible, près de son point d'inflammation, en vue d'obtenir une réduction des oxydes de soufre et d'azote. La figure 1, montre un dispositif simple comprenant un réservoir (1) contenant l'agent catalytique liquide (2), traversé par une très faible partie de l'air de combustion aspiré par le ventilateur (9) des brûleurs ou des foyers - charbon ou bois. Une régulation thermostatée donne à ce petit volume d'air une température telle que se développe, dans le réservoir (1), la quan- tité de vapeurs catalytiques souhaitée pour le débit de combustible à traiter. Une tuyauterie (3) conduit ces vapeurs dans la zone en dépression (4) du ventilateur (9) du brûleur (6). Les vapeurs catalytiques se mélangent, alors, d'une façon très homogène, à la totalité de l'air comburant, ainsi enrichi, qui devient le vecteur des 2 ppm catalytiques. Après 500 à 600 heures de combustion catalytique, on remarque que tous les dépôts de suie (imbrûlés solides) ont disparu et que les encroutages se sont détachés des surfaces d'échange thermique, qui restent " au métal ", laissant ainsi, libre passage aux calories vers les fluides caloporteurs du réseau de chaleur. Disparition également de l'oxyde de carbone, CO, (imbrûlé gazeux). Tout cela conduit à une augmentation du rendement de combustion qui se maintient dans le temps, comme le montre le relevé ci-dessous, après 3000h de combustion catalytique. Dans ce cas, le rendement a progressé de 5,45 % par rapport au rendement initial. On produit donc la même quantité de chaleur avec 5,45 % de combu-tible en moins. 1 CHAUDIERE N 2 au unique BRULEUR : à Fuel # @ [Il 1 Puissance nominale: 4A0Û.ÙÙÙ kcal/h Marque: :~JSAEMA1~ Type : I Type: W4000 Nombre d'allures # # Endépression # Pressurisée # Modulant : OU @ DATES DES CONTROLES # Fuel U:'I' CONTROLE5 F . 0. p l==I Gaz utilisé... Tempérdure réchauffage fuel point- Ali pflinr .A-,201\l 0:: Calibres gicleurs (g.p.h.): m xi de maxi de POl/l,- Maxi Petite Allure . gicleur 1 p 27mis13 ' IJ.ab.O.a W autre gicleur 2 ...... GrandeAllura.total lt2 Gicleur à retour. Type ........ B@ [.Calibre Pression de pulvérisation 2Jh bar 2?>baar Pression de rel'our Débit'heure: Kg.fud. M3gat Puissance développée,théorique ... Charge delà chaudière Dépression à la buse. mmCE ... Dépression en foyer. mm CE ... Régulateur detirage ....... attl-. NON Indice de fumées (1. B.)... , Q,1? QJÏ c a 2. 'Yo 0 ...... o' ...... 02. pour........ ..... Pr 9. 7 - -5J±?r3- /0 ... 0 ....... 4 Excès d'air ..... 015, pf5 51/. Température à 1 aspirahon bruleur. 8 *c c .P'C ï Température fumets , la buse ... n Ic 2 1 olc 1SXÇ Différence empeauas 4t*c ... 1 9 Pc , 131 Pertes par fumée-% 9'0 4 9 72 Y. 5, Rendement chaudière % fl/. ,8 -91 .Indication du campeur. 01 3Qhi4 horaire CATALYSAIR .Durée du Fraitement catalytique depuis le début GAIN de rendement obtenu: ,- En nombre de pointa ... 4,8 points En /o Po qn rc1pporl- .ETAT DE LA CHAUDIERE : rendement nature des cendres edepoj e g2% narurç de:;c.endres dpor..s 88j. RAMONAGES: Périodicité Le dernier Fair le Ces relevés concernent la chaufferie centrale d'une grande administration. On remarque que l'excès d'air a diminué de 50%. Les oxydes de soufre et d'azote suivent cette 5 décroissance. A noter que l'on compare deux relevés au maximum de modulation de la chaudière, or,les chaudières, en moyenne, sont sollicitées entre 60 % et 80 % de la puissance nominale (MAXI). On a donc fait un relevé à 50 % de cette puissance nominale et l'.on voit que le rendement s'élève à 94,2 %, ce qui est considérable. De plus, les températures du foyer s'abaissant fortement, on ralentit la formation des oxydes de soufre,et, surtout, des oxydes d'azote qui se forment à haute température. Sans combustion catalytique, l'utilisation d'une chaudière à 50 % de sa puissance nominale perdrait en rendement de combustion car le pourcentage de C02 s'écroulerait. Ce n'est pas le cas dans l'exemple considéré. La figure 2 montre un dispositif répondant à la seconde fonction du procédé présenté, à savoir, l'injection en très fines gouttelettes de l'agent catalytique dans le combustible, près de son point d'inflammation. Un réservoir (1) contient l'agent catalytique (2) qui est aspiré, au travers d'un tube (3 bis), par une pompe (5), asservie électriquement (4bis) à la pompe d'injection (5 bis) du brûleur (6). Une tuyauterie (7) conduit l'agent catalytique, dosé, au point d'inflammation (8) du combustible. La figure 3 représente, schématiquement, un dispositif combiné qui assure les deux fonctions représentées par les figures 1 et 2. Ce dispositif combiné permet, en outre, la surveillance du contenu d'un seul réservoir en agent catalytique liquide. On retrouve, d'une part, les vapeurs cataly- tiques formées dans le réservoir (1), aspirées au travers du tube (3) par la dépression (4) du ventilateur (9) du brûleur (6), et, d'autre part, les très fines gouttelettes de l'agent catalytique (2) aspiré au travers du tube (3 bis) et pulvérisé par la pompe doseuse (5) asservie électriquement (4 bis) à la pompe de pulvérisation (5 bis) du brûleur(6). Ces très fines gouttelettes sont, alors, conduites par le tube (7) au plus près du point d'inflammation du combustible (8). Cette seconde fonction d'injection directe de très fines gouttelettes de l'agent catalytique dans le combustible, juste avant la mise à feu, diminue, encore, la formation des oxydes d'azote, surtout, car se crée, alors, une totale homogenéité agent catalytique/combustible. Ce n'est pas le cas si le mélange au combustible s'effectue dans la cuve de stockage. En effet, les tensions superficielles des deux liquides détruisent l'homogenéité recherchée du mélange, en particulier pour les fuels lourds qui, en outre, doivent être réchauffés avant leur pulvérisation en foyer. En résumé, on parvient aux résultats suivants : - diminuer la quantité de combustibles, en les brûlant beaucoup mieux, pour une même quantité de chaleur fournie au réseau - réduire, fortement, les rejets à l'atmosphère des éléments nocifs, polluants (protection significative de l'environnement) - augmenter, très sensiblement, la longévité des chaudières, soustraites, notamment, aux corrosions sulfuriques - voir, au bout d'une année, diminuer les enga- gements financiers, nécessaires à la chauf- ferie sous catalyse. Pour la réalisation pratique des dispositifs décrits ci-dessus, on pourra utiliser tous organes connus, statiques, mécaniques, électriques, électroniques qui seraient nécessaires pour atteindre les objectifs revendiqués par le présent brevet. REVENDICATIONS 1 Procédé pour combattre la formation des oxydes de soufre et des oxydes d'azote, lors de la com- bustion des hydrocarbures liquides, gazeux ou du bois et du charbon. Il consiste à mélanger à l'air de combustion d'un brûleur ou d'une chau- dière des vapeurs catalytiques d'un organo-métal- lique tel que le méthyl cyclopentadienyl manganèse tricarbonyl et, simultanément, d'injecter en très fines gouttelettes, l'agent catalytique dans le combustible, près de son point d'inflammation, en vue d'obtenir une réduction des oxydes de soufre et d'azote. 2 Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, selon la revendication 1, constitué d'un réservoir (1), contenant l'agent catalytique liquide (2), muni d'un tuyau d'aspiration (3) des vapeurs cata- lytiques qui conduit les dites vapeurs dans la zone en dépression (4) du ventilateur des brû- leurs ou foyers. Le dit réservoir comporte, en outre, un tuyau d'aspiration (3 bis) qui conduit l'agent catalytique liquide vers une pompe doseuse (5) pulvérisant en très fines gouttelettes le dit agent catalytique. Ces goutteletces sont condui- tes, par un tuyau (7), vers le point d'inflam- mation (8) du combustible. 3 Dispositif, selon la revendication 2, caracté- risé en ce qu'une faible fraction d'air comburant est aspirée dans le réservoir (1) afin d'entraî- ner l'agent catalytique, en phase gazeuse, vers un tuyau (3) dans la zone en dépression (4)de l'aspi- ration du ventilateur (9) du brûleur ou du foyer. La masse totale de l'air comburant est aspirée, par ailleurs, par le dit ventilateur. L'ensemble agent catalytique et air comburant, parfaitement homogène, est aspiré vers la tête du brûleur ( 6). Dispositif, selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'agent catalytique liquide est aspiré par le tuyau (3 bis) au moyen d'une pompe doseuse (5). Cette pompe est asservie (4 bis) au moteur du brûleur, et elle pulvérise en très fines gouttelettes l'agent catalytique. L'ensemble de ces gouttelettes est amené, par le conduit (7), au plus près du point d'inflammation du combustible.