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Procédé pour brûler dans un foyer des combustibles liquides ou gazeux.
Four brûler complètement des combustibles liquides ou gazeux il est nécessaire de les mettre en présence de l'atmosphère d'oxygène à l'état aussi bien disséminé que possible. Il en est particulièrement ainsi pour les combustibles liquides. Il faut s'arranger pour que chaque particule à brûler soit toujours environnée d'une atmosphère suffisante d'oxygène. C'est pourquoi on
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s'ei'iorce toujours, notamment en ce qui concerne les brûleurs d'huile pour les foyers de chaudière, de réaliser d'une façon aussi judicieuse que possible le mélange et la dissémination du combu- stible introduit dans l' air.
Lans les brûleurs de construction ordinaire fonctionnant au moyen d'un combustible liquide c'est la plupart du temps de façon positive que le combustible est mis en présence d'une atmosphère d'oxygène, de préférence de l'air. lour le transporter et le pul- vériser ou bien on emploie de l'air comprimé qui entraîne ou re- foule dans la chambre de combustion par des buses appropriées la quantité de liquide nécessaire ou bien on refoule le combustible liquide sous pression dans la chambre de combustion en l'y injectant par des ouvertures convenables au moyen d'une pompe qui l'amène à la pression plus ou moins élevée nécessaire.
uel que soit le procédé suivant lequel on opère, on vise toujours à obtenir dans l'espace le plus réduit lemeilleur mélange possible d'air et de combustible-*- A cet effet on a déjà mécanique proposé maints artifices relatifs surtout à la réalisation/des buses d'introduction ou au guidage des divers courants d'air et de gaz.
Au moyen d'organes directeurs prévus aux orifices d'intro- duction du combustible on s'efforce entre autres d'imprimer à ce dernier ainsi qu'à une certaine quantité d'air secondaire d'injection et à l'air comburant proprement dit des mouvements tourbillonnaires destinés à réaliser dans la chambre de combustion un mélange aussi intime que possible du combustible et de l'air, Un caractère commun aux procédés esquissés ici, savoir, l'injection du combustible au coyen d'air auxiliaire ou l'injection directe du combustible sous pression dans la chambre de combustion,est que l'introduction du combustible dans l'air comburant s'effectue en un seul ou en plusieurs jets stables et continus de combustible.
La dissémination et le mélange du combustible avec l'air environnant se produit par
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une action de mélange par turbulence naturelle, favorisée, le cas échéant, par un tourbillonnement provoqué de l'air environnant, entre le jet introduit et l'atmosphère environnante, auquel cas il subsiste toujours un noyau intégral plus ou moins long de combustible qui prend naissance à l'ouverture d'injection.
Afin d'obtenir une combustion satisfaisante de quantités même faibles de combustible par unité de temps dans les chaufferies on a de plus proposé d'introduire le combustible sous forme finement disséminée dans la chambre de combustion de façon telle que son débit varie sans interruption, ce débit pouvant même tomber à zéro.
A la différence de ces procédés connus pour la combustion d'un combustible liquide ou gazeux dans un foyer, le procédé suivant la présente invention réside en ce que premièrement le combustible est introduit dans un courant ininterrompu et stable d'air comburant, deuxièmement l'introduction s'effectue sous une pression élevée et troisièmement cette introduction s'effectue par intermittences de façon telle que sa durée n'est qu'une fraction de celle qui sépare les injections successives. A la différence du procédé connu déjà indiqué et suivant lequel on fait varier continuellement la quantité de combustible injectée afin qu'on puisse brûler encore de manière satisfaisante des quantités de combustible faibles, le procédé suivant la présente invention permet de brûler intégralement des quantités de combustible même très fortes.
En effet, comme le combustible est introduit de façon intermittente et durant un temps très bref dans unourant stable et ininterrompu sous une pression élevée, et cela de préférence dans la direction du courant stable d'air comburant, il est possible d'obtenir des couches distinctes et dès le début séparées très nettement, d'une part d'air comburant et d'autre part de combustible. Comme les temps d'injection sont courts les couches de combustible sont très minces et, du fait que l'air se déplace de façon turbulente, elles se mélangent d'une manière, extrêmement rapide avec les couches d'air environnantes, car les couches d'air intermédiaires participent elles aussi au processus de mixion le long @
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de l'axe du jet de combustible.
D'autre part, comme le combustible est introduit sous une pression élevée, ce par quoi on entend ici des pressions s'élevant jusqu'à plusieurs centaines d'atmosphères, dans le courant d'air ininterrompu et stable, on peut d'abord, et malgré la courte durée des diverses périodes d'injection de combustible injecter de fortes quantités de ce dernier, et en second lieu, l'introduction ayant lieu sous une pression élevée, le combustible se dissémine rapidement et finement dans l'air comburant, ce qui favorise sensiblement le bon mélange de l'un avec l'autre.
Une autre conséquence de la pression élevée sous laquelle l'injection s'effectue est que le courant de combustible composé de couches d'air et de combustible se dissémine dans toutes les régions de la chambre de combustion. La pression d'injection nécessaire, par exemple de plusieurs centaines d'atmosphères, peut s'obtenir au moyen de pompes d'injection spéciales. Dans certains cas le combustible peut être fourni pur un réservoir sous pression qu'on ouvre et ferme de façon intermittente.
Le procédé suivant la présente invention offre non seulement l'avantage d'assurer un mélange meilleur et par conséquent une combustion plus satisfaisante mais aussi la possibilité de réaliser de façon parfaite le réglage de la combustion aux divers régimes d'alimentation du brûleur. Four les besoins du réglage on peut par exemple modifier le nombre des périodes d'injection par unité de temps. La pression d'injection et par conséquent la portée des particules de combustible peuvent alors demeurer invariables.
Cependant l'utilisation de pompes de refoulement appropriées permet aussi de modifier facilement la quantité de combustible fournie à chaque course., ou bien encore, par un réglage de la pompe, on peut modifier la durée du temps d'injection pendant lequel se produit l'introduction intermittente du combustible, ce qui de même équivaut à 'Lui réglage de la quantité de combustible à brûler par unité de temps.
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L'injection du combustible dans le courant stable et ininterrompu d'air comburant peut s'effectuer au moyen d'air comprimé ou encore directement. Il peut alors s'agir d'un combustible liquide ou gazeux.
Des essais entrepris ont montré que, par l'application du procédé suivant l'invention et même si l'on introduit des quantités de combustible considérables, on obtient réellement une combustion du combustible dans le foyer meilleure que par le passé, ce qui est le fruit des mesures diverses et concourantes de la combinaison faisant l'objet de la présente invention. En même temps, les brûleurs et chambres de combustion pour la mise en oeuvre du présent procédé sont réalisables d'une façon idéalement simple et peu coûteuse, parce qu'il est possible d'utiliser pour l'injection du combustible liquide ou gazeux des pompes de refoulement de construction courante et qu'à part cela il y a simplement à poser des conduites de combustibles terminées par des buses et aboutissant à la chambre de combustion.
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Process for burning liquid or gaseous fuels in a fireplace.
Oven to completely burn liquid or gaseous fuels it is necessary to bring them into the presence of the oxygen atmosphere in a state as disseminated as possible. This is particularly the case for liquid fuels. It is necessary to arrange so that each particle to be burned is always surrounded by a sufficient atmosphere of oxygen. This is why we
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Every effort is always made, in particular with regard to oil burners for boiler hearths, to effect as judiciously as possible the mixing and dissemination of the fuel introduced into the air.
In burners of ordinary construction operating by means of liquid fuel, it is most of the time in a positive way that the fuel is brought into the presence of an atmosphere of oxygen, preferably air. to transport and spray it, or else one uses compressed air which entrains or pushes back into the combustion chamber by suitable nozzles the quantity of liquid required or else the liquid fuel is delivered under pressure into the combustion chamber. combustion by injecting it into it through suitable openings by means of a pump which brings it to the more or less high pressure required.
Whatever process is used, the aim is always to obtain in the smallest space the best possible mixture of air and fuel - * - For this purpose, many mechanical devices have already been proposed, especially relating to the realization / nozzles for introducing or guiding the various air and gas streams.
By means of governing bodies provided at the fuel inlet orifices, efforts are made, among other things, to impart to the latter as well as to a certain quantity of secondary injection air and to the combustion air proper. vortex movements intended to achieve in the combustion chamber as intimate a mixture as possible of fuel and air, A character common to the processes outlined here, namely, the injection of fuel to the auxiliary air coyen or injection direct pressure from the fuel under pressure into the combustion chamber is that the introduction of the fuel into the combustion air takes place in one or more stable and continuous jets of fuel.
Dissemination and mixing of fuel with surrounding air occurs through
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a mixing action by natural turbulence, favored, where appropriate, by a vortex caused by the surrounding air, between the jet introduced and the surrounding atmosphere, in which case there is always a more or less long integral core of fuel which takes birth at the injection opening.
In order to obtain satisfactory combustion of even small quantities of fuel per unit of time in the boiler rooms, it has also been proposed to introduce the fuel in finely disseminated form into the combustion chamber in such a way that its flow rate varies without interruption, this flow can even drop to zero.
Unlike those known processes for the combustion of liquid or gaseous fuel in a furnace, the process according to the present invention resides in that first the fuel is introduced into an uninterrupted and stable stream of combustion air, secondly the combustion air. introduction is carried out under high pressure and thirdly this introduction is carried out intermittently so that its duration is only a fraction of that which separates the successive injections. Unlike the known process already indicated and according to which the quantity of fuel injected is continuously varied so that small quantities of fuel can still be burnt satisfactorily, the process according to the present invention makes it possible to completely burn quantities of fuel. even very strong.
Indeed, as the fuel is introduced intermittently and for a very short time in a stable and uninterrupted current under high pressure, and this preferably in the direction of the stable flow of combustion air, it is possible to obtain layers distinct from the start, very clearly separated, on the one hand from combustion air and on the other hand from fuel. As the injection times are short the fuel layers are very thin and, because the air moves turbulently, they mix in an extremely fast way with the surrounding air layers, because the layers intermediate air are also involved in the mixing process along @
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the axis of the fuel jet.
On the other hand, since the fuel is introduced under a high pressure, by which is meant here pressures of up to several hundred atmospheres, in the uninterrupted and stable air flow, one can first of all , and despite the short duration of the various fuel injection periods, inject large quantities of the latter, and secondly, the introduction taking place under high pressure, the fuel disseminates quickly and finely in the combustion air, which appreciably promotes the good mixing of one with the other.
Another consequence of the high pressure under which the injection takes place is that the fuel stream composed of layers of air and fuel spreads to all regions of the combustion chamber. The necessary injection pressure, for example several hundred atmospheres, can be obtained by means of special injection pumps. In some cases fuel can be supplied to a pressurized tank which is opened and closed intermittently.
The process according to the present invention not only offers the advantage of ensuring a better mixture and consequently a more satisfactory combustion, but also the possibility of perfectly carrying out the combustion adjustment at the various burner feed regimes. For the needs of the adjustment, it is possible for example to modify the number of injection periods per unit of time. The injection pressure and therefore the range of the fuel particles can then remain unchanged.
However, the use of suitable delivery pumps also makes it possible to easily modify the quantity of fuel supplied at each stroke., Or alternatively, by adjusting the pump, it is possible to modify the duration of the injection time during which the injection occurs. 'intermittent introduction of fuel, which likewise is equivalent to' adjusting the quantity of fuel to be burnt per unit of time.
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The injection of fuel into the stable and uninterrupted flow of combustion air can be carried out by means of compressed air or even directly. It can then be a liquid or gaseous fuel.
Tests undertaken have shown that, by applying the process according to the invention and even if considerable quantities of fuel are introduced, a better combustion of the fuel in the stove is actually obtained than in the past, which is the fruit of the various and concurrent measurements of the combination forming the subject of the present invention. At the same time, the burners and combustion chambers for carrying out the present process can be produced in an ideally simple and inexpensive way, because it is possible to use for the injection of liquid or gaseous fuel pumps. of current construction and that apart from that there is simply to lay fuel pipes terminated by nozzles and leading to the combustion chamber.