Brevet FR2863691A1 — publié le 20050617

BRULEUR POUR CHAUDIERE A TUBES DE FUMEES La présente invention concerne un brûleur pour une chaudière à tubes de fumées, aussi appelée chaudière à 5 foyer interne. On connaît un tel brûleur du type comportant un passage central d'injection de comburant dans lequel est disposé un tube d'injection de carburant. Toutefois un tel brûleur a l'inconvénient majeur de produire une flamme homogène avec un pic de température élevé, ce qui conduit à des émissions de fumées ayant de nombreux polluants à taux élevé (oxydes d'azote, monoxyde de carbone, imbrûlés) Le problème que vise à résoudre la présente invention est de réaliser un brûleur permettant des émissions hors de la chaudière extrêmement favorables par le faible taux d'oxydes d'azote, de monoxyde de carbone et d'imbrûlés, tout en ayant un prix de fabrication très faible. Selon l'invention, le brûleur du type précité comprend des passages périphériques d'injection de comburant disposés autour du passage central. La présence de ces passages périphériques favorise les re-circulations internes à la flamme dans le foyer de la chaudière et évite le pic de température d'une flamme homogène unique. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description des trois modes de réalisation donnés à titre d'exemples et illustrés par les dessins mis en annexe. La figure 1 est une vue de la face avant d'un brûleur conforme à la présente invention; 2863691 2 La figure 2 est une vue en coupe axiale d'un brûleur selon un premier mode de réalisation de la présente invention; La figure 3 est une vue semblable à la figure 2, le 5 brûleur étant conforme à un second mode de réalisation; et La figure 4 est une vue semblable aux figures 2 et 3, le brûleur étant conforme à un troisième mode de réalisation. La présente invention se rapporte aux chaudières à tubes de fumées, aussi appelées chaudière à foyer interne. Comme on peut le voir aux figures 1 et 2, un brûleur 1 pour une telle chaudière comporte, d'une part, un passage central 2 d'injection de comburant dans lequel est disposé un tube d'injection de carburant 3, et d'autre part des passages périphériques 4 d'injection de comburant disposés autour du passage central 2. Dans le présente exemple, le passage central 2 est formé par un tube central 2 dans lequel circule un comburant, et les passages périphériques 4 sont formés par des tubes périphériques 4 dans lesquels circule un comburant. Le brûleur comporte 5 tubes périphériques 4 qui sont angulairement régulièrement répartis autour du tube central 2. Par ailleurs, le brûleur 1 comporte une paroi 5 qui est en béton faisant office d'isolant. La paroi 5 est traversée par le tube central 2 et les tubes périphériques 4. Cette paroi 5 est adaptée fermer le tube 6 de la chaudière de façon à former la façade de cette dernière. Comme la paroi 5 du brûleur 1 forme la façade de la chaudière, cette dernière n'a plus à 2863691 3 comporter une telle façade, ce qui permet de réduire les coûts de fabrication de la chaudière. De plus, le brûleur 1 muni de cette paroi 5 ne comporte pas d'ouvreau et il ne nécessite pas de pièces d'adaptation pour sa solidarisation au tube 6 de la chaudière, ce qui permet de réduire les coûts d'installation. La proportion de comburant circulant dans le tube central 2 est au maximum de 50% et de préférence entre 5 et 15% du comburant transporté par le tube central 2 et les tubes périphériques 4. De ce fait, la proportion de comburant circulant dans les tubes périphériques 4 est au moins de 50% et de préférence entre 85 et 95% du comburant transporté par le tube central 2 et les tubes périphériques 4. Par ailleurs, dans les tubes périphériques 4, le comburant circule à une vitesse comprise entre 30 et 80 m/s. Dans le premier mode de réalisation illustré à la figure 2, le brûleur 1 comprend une conduite d'amenée d'air 7 qui alimente les tubes périphériques 4 et le tube central 2 en air. De ce fait, le comburant circulant dans le tube central 2 et celui dans les tubes périphériques 4 est formé par de l'air. Dans le second mode de réalisation illustré à la figure 3, outre la conduite d'amenée d'air 7, le brûleur 1 comprend également une conduite d'amenée de fumées 8 qui alimente les tubes périphériques 4 en fumées de combustion de la chaudière. Ainsi, dans le présent mode de réalisation, le comburant circulant dans le tube central 2 est de l'air et celui circulant dans les tubes périphériques 4 est un mélange d'air et de fumées. Ceci 2863691 4 permet une re-circulation des fumées et donc permet de réduire les taux de polluants en sortie de chaudière. De façon classique, la chaudière comprend une boîte à fumée avant 9 qui est alimentée par les fumées provenant des tubes de fumées du deuxième parcours 10 et qui alimente en fumées les tubes de fumées du troisième parcours 11. Dans les présents deuxième et troisième modes de réalisation, la conduite d'amenée de fumées 8 est connectée à la boîte à fumées avant 9 de la chaudière de façon à alimenter les tubes périphériques 4 par les fumées sortant des tubes de fumées du deuxième parcours 10. Cette disposition présente de nombreux avantages. D'une part, contrairement à ce qui se passerait si la connexion se faisait directement en sortie du foyer (en amont de la boîte à fumées avant 9), les fumées sont suffisamment froides pour éviter toute condensation, ce qui permet de réduire les risques de corrosions de la conduite d'amenée de fumées 8. D'autre part, contrairement à ce qui se passerait si la connexion se faisait en sortie de la chaudière (en aval de la boîte à fumées avant 9), la pression des fumées est relativement élevée. Il est ainsi possible d'introduire les fumées dans les tubes périphériques 4 en employant un canal venturi 12 (comme c'est le cas dans les modes de réalisation illustrés aux figures 3 et 4), ce qui a l'avantage d'éviter toute opération de maintenance. Dans le second mode de réalisation illustré à la figure 3, le brûleur 1 comprend, pour chaque tube périphérique 4, un canal venturi 12 permettant aux fumées d'être aspirées par l'air. Chaque canal venturi 12 comprend une ouverture centrale 13 débouchant à la 2863691 5 conduite d'amenée d'air 7 et une ouverture périphérique 14 débouchant dans la conduite d'amenée de fumées 8. Par ailleurs, chaque canal venturi 12 débouche dans le tube périphérique 4 correspondant afin de l'alimenter en mélange air - fumées. Dans le troisième mode de réalisation illustré à la figure 4, le brûleur 1 ne comporte qu'un seul canal venturi 12 pour l'ensemble des tubes périphériques 4. Le canal venturi 12 comprend une ouverture centrale 13 débouchant à la conduite d'amenée d'air 7 et une ouverture périphérique 14 débouchant dans la conduite d'amenée de fumées 8. Par ailleurs, le canal venturi 12 débouche dans une conduite 15 qui alimente les tubes périphériques 4 en mélange air - fumées. Bien évidemment, la présente invention n'est pas limitée aux trois modes de réalisation décrits en relation avec les figures. Il serait ainsi possible que le brûleur comporte un nombre différents de tubes périphériques, de préférence entre 4 et 7 tubes périphériques. Il serait aussi possible d'utiliser un ventilateur disposé dans la conduite d'amenée de fumées 8 pour permettra la réintroduction des fumées dans les tubes périphériques 4. 2863691 6 REVENDICATIONS 1. Brûleur (1) pour chaudière à tubes de fumées, le brûleur (1) comportant un passage central (2) d'injection de comburant dans lequel est disposé un tube d'injection de carburant (3), caractérisé en ce qu'il comprend des passages périphériques (4) d'injection de comburant disposés autour du passage central (2). 2. Brûleur (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion de comburant circulant dans le passage central (2) est au maximum de 50% et de préférence entre 5 et 15% du comburant transporté par le passage central (2) et les passages périphériques (4). 3. Brûleur (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le nombre de passages périphériques (4) est compris entre 4 et 7 et en ce qu'ils sont angulairement régulièrement répartis autour du passage central (2). 4. Brûleur (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans les passages périphériques (4), le comburant circule à une vitesse comprise entre 30 et 80 m/s. 5. Brûleur (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une paroi (5) en béton qui est traversée par le passage central (2) et les passages périphériques (4) et qui est adaptée à fermer le tube (6) de la chaudière de façon à former la façade de cette dernière. 6. Brûleur (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend une conduite 2863691 7 d'amenée d'air (7) alimentant en air les passages périphériques (4) et le passage central (2). 7. Brûleur (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend une conduite d'amenée de fumées (8) alimentant les passages périphériques (4) en fumées de combustion de la chaudière. 8. Brûleur (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que la conduite d'amenée de fumées (8) est adaptée à être connectée à une boîte à fumées avant (9) de la chaudière, de façon à alimenter les passages périphériques (4) par les fumées sortant des tubes de fumées du deuxième parcours (10). 9. Brûleur (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un canal venturi (12) qui comprend une ouverture centrale (13) débouchant dans la conduite d'amenée d'air (7) et ouverture périphérique {14) débouchant dans la conduite d'amenée de fumées (8) de façon à permettre l'aspiration des fumées par l'air. 10. Brûleur (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un canal venturi (12) pour chaque passage périphérique (4), chaque canal venturi {12) débouchant dans le passage périphérique (4) correspondant et l'alimentant en mélange air - fumées. 11. Brûleur (11) selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend un seul canal venturi (12) pour l'ensemble des passages périphériques (4), le canal venturi (12) débouchant dans une conduite (15) qui alimente les passages périphériques (4) en mélange air - fumées. 2863691 8 12. Chaudière à tubes de fumées, caractérisée en ce qu'elle comprend un brûleur (1) conforme à l'une des revendications 1 à 11.