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Procédé et dispositif pour enflammer les gaz incomplètement brûlés et de distillation dans les foyers.
La présente invention concerne les foyers et avant- foyers brûlant des combustibles solides tels que le charbon, la lignite, etc..
Elle est relative plus spécialement aux foyers et avant-foyers vent soufflé ou aspiration forcée qui doivent fonctionner fréquemment à allure forcée dégageant une gran- de température mais qui, . d'autres moments, fonctionnant d'une manière ralentie, comme c'est la cas par exemple poup les foyers et avant-foyers utilisés pour le chauffage domesti- que, les chaudières de chauffage central, etc.
Il est connu que la plupart des foyers 1 vent soufflé fonctionnent à certains moments comme gazogènes en produi- sant des gaz combustibles ou incomplètement brûlés qui ne brûlent pas dans le foyer mais sont évacués par la cheminée.
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Ces gaz non brûlés sont surtout produits lorsque la combustion est ranimée après que le foyer à fonctionné au ralenti pendant un temps plus ou moins long.
Spécialement dans les foyers à vent soufflé, ce phénomène se produit avec intensité lorsque le ventilateur qui alimen¯ te le foyer en air primaire est remis en marche après avoir été arrêté pendant un certain temps pour permettre au foyer de fonctionner d'une manière ralentie par tirage naturel par exemple.
Lorsque la combustion est ranimée, le feu qui couvait à la partie inférieure du combustible s'étend de plus en plus dans la masse de celui-ci et le combustible qui se trouve au- dessus du feu, distille les gaz qui remplissent l'espace libre du foyer et s'évacuent par la cheminée.
Après un certain temps, le feu atteint la surface du com.. bustible et les gaz distillés et non complètement brûlés, en contact aec le charbon qui devient incandescent à la surface du combustible, prennent feu en produisant une déflagration qui peut avoir parfois de graves conséquences.
On a déjà tenté de remédier à cet inconvénient. C'est ainsi notamment qu'on a préconisé de donner à la couche de combustible dans le foyer une faible épaisseur, de telle sor- te que, même lorsque le ventilateur est arrêté, un certain appel d'air ait lieu par tirage naturel, appel d'air suffisant à maintenir en incandescence au moins une partie de la sur face du combustible. Ce moyen présente l'inconvenient de né- cessiter, pour produire une puissance calorifique déterminée, une très grande surface de foyer. Ces foyers sont donc, par conséquent, encombrants et coûteux. De plus, le fait que l'on donne au combustible une faible épaisseur, ne permet pas au foyer une longue marche sans décrassage, l'épaisseur des mâchefers produits devenant rapidement telle que la couche de combustible frais devient insuffisante.
On a préconisé également de disposer sur le tuyau d'ame-
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née de l'air soufflé, un clapet automatique s'ouvrant . l'arrêt du ventilateur et se fermant à sa remise an marche, ce clapet faisant communiquer le conduit d'amenée d'air soufflé avec l'extérieur.
L'établissement d'un clapet de ce genre a pour but de permettre au foyer d'être alimenté en air, lors de l'arrêt du ventilateur. Ce moyen est également peu efficace, étant donné que l'air peut toujours passer à travers le ventila- teur. Ce dernier étant, en général, dispose proximite du foyer, la diminution des pertes de charge que procura le clapet est, en fait, minime. En outre, ce dispositif exige, pour être opérant, une couche de combustible relativement faible.
On a préconisé encore, pour éviter les explosions, de brancher en parallèle avec les thermostats qui commandent la marche du foyer, un thermostat supplémentaire dit "d'en- tretien du feu". Ce thermostat supplémentaire a pour but de mettre le ventilateur en marche de temps en temps des intervalles assez rapprochés même lorsque les thermostats de réglage ont coupé le circuit électrique de commande, De cette façon, le feu dans le foyer ne peut pas descendre en- dessous d'une certaine intensité de marche. Ce dispositif nécessite une consommation supplémentaire de courant élec- trique et diminue l'automaticité de l'installation.
De plus, la sécurité qu'il doit donner est loin d'être absolue,
Enfin, on a essayé déjà de provoquer l'inflammation des gaz de distillation par la création d'une étincelle électri- que ou l'emploi d'une petite veilleuse à gaz, semblable à celle d'un chauffe-bain par exemple, Ces moyens n'ont donné aucun résultat par suite de la trop grande concentration de la source incandescente.
La présente invention a pour but de remédier à ces in- convénients et de procurer des moyens destinés . brûler les gaz de distillation qui se produisent dans un foyer ou un
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avant-foyer, des qu'ils prennent naissance.
Dans ce but, le procédé, objet de l'invention, est ca- ractérisé par la création, a proximité immédiate de la surfa- ce d'un combustible contenu dans un foyer ou un avant-foyer, d'un foyer auxiliaire à haute température et suffisamment é- tendu pour que les gaz distillés et incomplètement brûlés qui se dégagent du combustible puissent s'enflammer des qu'ils quittent la masse de celui-ci.
Le foyer auxiliaire à haute température peut être réa- lisé dans la masse même du combustible à brûler emplissant le foyer ou l'avant-foyer,, ou bien en dehors de celle-ci.
Dans la réalisation pratique de l'invention, la créa- tion de ce foyer auxiliaire à haute température est toutefois réalisée, de préférence, par un conduit d'amenée d'air auxi- liaire à proximité immédiate de la surface du combustible soit dans la masse même de celui-ci, soit dans un petit tas formé séparément. Ce conduit d'amenée d'air est reccordé à un ventilateur dont le fonctionnement est determine de manière à entretenir une zone incandescente à la surface du combusti- ble ou à proximité immédiate de cette surface lorsque le foyer fonctionne au ralenti.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on en donnera ci-après des exemples de réalisation.
La figure 1 montre, en coupe verticale, un avant-foyer à vent soufflé alimenté automatiquement par une tremie.
La figure 2 représente, en coupe verticale, un avant- foyer dont la zône secondaire de combustion est réalisée par une amenée de combustible indépendante de 1'amenée principa- le.
La figure 3 représente également, en coupe verticale, un foyer à grille alimente par air soufflé sous la grilla,
Dans les figuras 1 et 2, 1 désigne le corps d'un avant- foyer qui peut être d'un typa quelconque et qui est alimen- té par une trémie 2 qui déverse automatiquement le combusti-
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ble 3 qui vient reposer sur le fond 4 de l'avant-foyer en for- mant un talus naturel 6.
Une amenée d'air soufflé est prévu en 6 par exemple sous une bavette ? prévue pour éviter le contact direct du char- bon avec l'orifice de sortie de l'air soufflé. Cette bavette sert également de déflecteur qui répartit l'air soufflé par toute la surface 8 du petit talus qui se forme dans l'espace creux 9 prévu sous la bavette 7.
Les gaz de la combustion emplissent l'espace vide 10 de l'avant-foyer et peuvent s'échapper par la conduit 11 re- présentant schématiquement la cheminée.
La ±ne principale de combustion, lorsque l'avant-foyer marche à allure ralentie, est concentrée en 12 à proximité immédiate de l'endroit ou l'air soufflé sortant par le con- duit 6 pénètre dans la masse de combustible 3,
Conformément à l'invention, un foyer auxiliaire de com- bustion 13, est réalisé à proximité immédiate de la surface 5 du tas de combustible 3. Ce foyer auxiliaire 1 haute tem- pérature peut être prévu, comme montré figure 1, directement dans la masse de combustible 3 ou bien encore être réalisé, comme montré figure 2, par un petit tas de charbon 14 s'é- coulant automatiquement d'une trémie auxiliaire 15.
La com- bustion est entretenue dans ce foyer auxiliaire 13, par une amenée d'air auxiliaire 16 prévue par exemple sous une bavet- te 17. Ce* foyer auxiliaire 11. haute température 13 est rea- lisé sous une épaisseur de combustible assez mince de maniè- re qu'une région incandescente 18 apparaisse toujours à la surface du combustible en contact direct avec la masse des gaz qui emplissent l'espace libre 10 de l'avant-foyer.
Dans le cas de l'application de l'invention à un foyer ordinaire 19 (fig. 3) comportant une masse de combustible 20 reposant sur une grille 21 placée au-dessus d'un cendrier 22 dans lequel de l'air est insufflé par un conduit 23, le foyer auxiliaire à haute température 24 est également réa-
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lisé à proximité immédiate de la surface 25 de la masse de combustible 20 par une amenée d'air auxiliaire 26 débou- chant à proximité de cette surface 25 par exemple sous une bavette 27*
Une application semblable peut être faite également dans un foyer ordinaire dans lequel l'air primaire de combustion pénètre naturellement dans le cendrier sous la grille rete- nant la masse de combustible.
Il est aisé de se rendre compte, dans ces conditions, que l'existence du foyer auxiliaire à haute température cons- tituant un second foyer très réduit marchant à faible couche de combustible, entretient à la surface de ce combustible, une petite région incandescente 18, même lorsque le foyer principal marche à allure ralentie, et que le feu s'est loca- lisé dans les zones 12 situées à proximité immédiate de l'entrée d'air primaire.
Lorsque le foyer pu l'ayant-foyer est remis en marche normale, les gaz qui, au début, distil- lent de la masse de combustible contenue dans le foyer ou l'avant-foyer et qui remplissent l'espace libre 10, s'enflam- ment des qu'ils prennent naissance, au contact de la région incandescente :la ou des Sommes qui se dégagent de celle-ci, ce qui permet d'éviter une accumulation dangereuse de gaz in- complètement brûlés et de récupérer en même temps les calories qui auraient été perdues par l'échappement de ces gaz non brûlés par la cheminée. On évite ainsi tout retour de flam- mes.
De plus, les flammes sortant du foyer auxiliaire à haute température, entretiennent à la surface du combustible, une température assez élevée pour favoriser la distillation du combustible et augmenter de ce fait la puissance .de l'ap- pareil.
Il y a lieu de remarquer que, grâce à l'application de ce procédé et à l'adoption d'un dispositif du genre de- crit ci-dessus, il est possible de brûler dans les foyers et avant-foyers actuellement en usage, des combustibles de qua- @
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lité médiocre, des fines, des charbons ou cokes non dépous- siérés, etc... On fera usage dans ce cas d'un foyer auxiliai- re séparé constitué par un combustible solide, de bonne qua- lité, une flamme de mazout, de gaz ordinaire, etc. (voir fig.2).
IL est évident qu'un dispositif de ce genre peut âtre complété par différents accessoires. On peut prévoir par exemple sur l'amenée d'air auxiliaire, dans le cas d'emploi d'un seul ventilateur, pour les conduits d'air primaire et auxiliaire, une vanna commandée thermostatiquement qui laisse ce dernier conduit ouvert lors de l'arrêt du venti- lateur et pendant quelques minutes après la remise en marche de ce dernier. La flamme étant bien allumée, cette vanne peut être fermée et le soufflage auxiliaire supprime complè- tement ou en partie, De cette façon, il est possible de ré- duire au minimum l'encrassage du souffleur auxiliaire et de permettre ainsi un très long fonctionnement du petit foyer auxiliaire.
On peut encore compléter le dispositif par l'établisse- ment d'une autre vanne commandée thermostatiquement sur le conduit alimentant le souffleur principal. Cette vanne peut être ouverte lors de l'arrêt du ventilateur. Elle se ferme lorsque ce dernier est mis en marche et cela jusqu'au moment ou le foyer auxiliaire a atteint l'allure de combustion dé- @ sirée. A ce moment, la vanne du foyer principal peut s'ouvrir. De cette façon, le foyer principal ne fonctionne que si le petit foyer auxiliaire est bien allume. On evite ainsi, d'une, manière certaine, toute explosion en cas d'ex- tinction accidentelle du foyer auxiliaire.
Il est évident enfin que le foyer auxiliaire, surtout lorsqu'il est constitué par une masse .de combustible indé- pendante de la masse principale, peut être aussi bien réalisé à l'aide d'autres combustibles que le combustible solide em- plissant le foyer. On peut notamment prévoir pour l'allumage des gaz incomplètement brûlés une flamme de mazout, de gaz
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ordinaire, etc.. réalisant le foyer auxiliaire à haute tem- pérature mentionné ci--dessus.
grâce au procédé faisant l'objet de l'invention, on peut faire marcher n'importe quelle espèce de foyer sans au- cun danger d'explosion, même par suite de fausses manoeuvres de l'usager ou lors d'une remise en route, après un arrêt assez long du ventilateur.' Il est également possible d'aug- menter assez considérablement la couche de combustible à brûler dans les foyers ou avant-foyers, étant donné que l'on n'a plus à craindre l'accumulation de gaz incomplètement brûlés provenant de la distillation de la grande masse de combustible qui s'échauffe progressivement.
Enfin, le rendement d'un foyer est fortement amélioré puisque la cheminée n'aspire plus que des gaz complètement brûlés.