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Perfectionnement aux brûleurs de combustibles liquides à pulvérisation mécanique et à débit variable par retour,
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pour enzer 3iampleur de leur variation de débit utilisable
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Pour réaliser , en combustion , d'importantes variations de débit , il ne suffit pas de disposer de brûleurs proprement dits délirant des quantités variables de combistible liquide finement pulvérisa , il faut encore qu'à toutes les allures la direction et la vitesse des particules soint
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adaptées à la forme et au dimensiozmement de la tête de oombus- tion pour que , d'une part ,la flamme soit stable et, pour cela accrochée au voisinage du nez du brûleur et que, d'autre part,
les remous que l'on est amené à créer pour réaliser cet accrochage n'entraînent pas de dépôts de mazout recondensé, de goudron ,de suie ou de coke sur les parois voisines de la chambre de combustion , du gueulard, du. déflecteur , ou du nez du brûleur
Or, si ces conditions sont assez faciles à remplir . lorsque la tête de combustion est utilisée au voisinage du .il
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débit maximum qui lui est demandé , il n'en est plue de même lorsque dans la même tête de combustion on ne veut brûler qu'une quantité de mazout 8 à 10 fois moins importante.
La vitesse de l'air de combustion est alors très réduite et les particules extrêmement fines de combustible pulvérisé prennent avec lui des directions difficiles à prévoir ou à empêcher ,participent à des remous , éteints ou en combustion partielle au voisinage des parois voisines ce qui a le plus souvent pour conséquence d'entraîner sur elles les dépôts de particules incomplètement brûlées faisant - par leur prolifération - courir les plus grands risques de mauvais fonctionnement ,et même d'accidents .
Pour éviter ces dépôts on a conçu des brûleurs à débit variable employant un fluide auxiliaire :généralement de l'air ou de la vapeur d'eau , dont le principal but est de donner aux jets pulvérisés des directions et des formes bien définies-et des vitesses grandes à toutes les allures ce qui diminue l'importance des particules marginales et rend , de ce fait ,la lutte contre les dépôts beaucoup plus facile.
Mais lorsque le brûleur est à pulvérisation mécanique , sans apport de fluide auxiliaire l'inertie du combustible est seule à lutter contre la formation , autour du jet principal; de nuages marginaux de particules liquides extrêmement fines et même vaporisées qui , principalement dans les très petits débits sont à l'origine des dépôts salissants et cokéfiants sur les parois .
Les brûleurs à pulvérisation mécanique et à débit variable ,par retour de combustible présentent à cause de célà des plages de gros débit , dans lesquelles le fonctionne-
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meut, a. soulève oscuns critique csr l'inertie du jei? y zut assez grande pour éviter les remous marginaux anarchiques et des plages de faible débit dans lesquelles les nuages
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marginaux obéissant aux diverses sollicitations des remous ou des dépressions locales ne manquent pas d'entrainer sur les parois voisines , sur le déflecteur , le gueulard ou le nez du brûleur des dépôts cokéfiants
Au surplus ces dits brûleurs ne sont pas à divergence constante , celle ci étant plus grande aux petits débits qu'aux débits importants et cette particularité compli- que encore le problème à résoudre .
Pour stabiliser la divergence , des solu- tions techniques ont bien été préconisées ou employées dans la conception des brpûleurs et plus particulièrement de leur orifice de sortie , mais toutes ont pour conséquence une di minution de la vitesse de sortie du combustible qui loin de s'opposer à la formation des nuages marginaux les laisse subsister et les aggrave même du fait qu'aux petits débits la qualité de la pulvérisation est moins bonne au moment ou elle devrait être la meilleure
Se plaçant à un autre point de vue il faut remarquer que pour que le nez du brûleur ne soit pas sali au cours d'une longue période de fonctionnement il est indis pensable qu'il soit balayé par un courant d'air éloignant les remous carburés de son voisinage immédiat .
Or si cette condition est assez facile à remplir lorsque la vitesse de l'air de combustion utilisée aussi pour la balayage es t de l'ordre de 20 à $0 mètres seconde , elle ne peut être remplie aux allures très faibles alors que le dit air n'arrive plus qu'à la vitesse nettement insuffisante de 4 à 5 mètres seconde.
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C'est ce double impératif lutte contre les dépôts cokéfinants sur les parois chaudes voisines du brdleur et contre les dépôts goudronneux sur le nez du brûleur qui ost à l'origine de la présente invention qui, si elle met en jeu des procédés connus donna un résultat entièrement nouveau puisqu'en étant appliquée comme il est dit ci-après elle aboutit à la possibilité de réaliser en combustion de très larges variations de débit -. sans salissure ni dépôt goudronneux et cokéfiant - en utilisant des brûleurs connus à pulvérisation mécanique et variation de débit par retour , qui, sans cette disposition nouvelle , ne peuvent être utilisés dans toute l'ampleur de leurs possibilités .
Elle consiste à injecter au voisinage immédiat de l'orifice de sortie du breûleur et aussi près que possible de ce dernier , une petite quantité d'air ,ou de mélange d'air et de vapeur ,ou d'air et de tout autre gaz ,animé d'une vitesse centripète ou approximativement centripète , de façon que le dit air ou mélange - dirigé sur le jet de mazout dans la zone où, du fait que celui ci y règne encore en film compact et relativement rigide(- vienne sans le traverser ,créer autour de lui une gaine gazeuse qui ramène les particules marginales dans la flamme centrale , tout en réalisant une stabilisation de la divergence .
En donnant à cette injection auxiliaire une importance pratiquement constante en débit et pression on réalise , en effet, une stabilisation de la divergence car l'action relative du jet auxiliaire est grande aux petits débits de combustible , c' st à dire au moment où la divergence naturelle du brûleur est trop grande, et inversement l'action relative du fluide auxiliaire est négligeable /
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lorsque le débit de combustible est grand, c'est à dire lorsque la divergence n'a pas lieu d'être diminuée.
Par ailleurs cette stabilisation de divergence et ce balayage auxiliaire du nez du brûleur éloignent de lui, à toutes les allures , les particules salissantes
Pendant cette action complexe le jet auxiliaire ceinture les particules marginales et les maintient dans le jet principal où elles brûlent , pendant que par la composition des quantités de mouvement du jet principal et du jet auxiliaire centripète le jet se pince , beaucoup aux petites allures , très peu aux gros débits, et la flamme stabilise sa forme en fuseau sans nuage
La fig. I montre en coupe une disposition .de nez de brûleur réalisant l'injection auxiliaire d'air ou de mélange gazeux .
En I arrive l'air de balayage à pression et débit pratiquement constants par les trous 2 ,cet air abou tit à la chambre auxiliaire 3 puis à l'espace annulaire 4 pour se diriger à sa vitesse maximum - généralement de l'ordre de 40 à 60 m/ seconde- dans une direction approxima- tivement centripète vers le jet annulaire mais compaot de mazout débouchant de l'orifice terminal du brûleur à retour f@@ formé par les pièces 5 , 6 & 7. Au point de contact 8 le jet auxiliaire rencontre le jet de combustible et du fait que ce dernier est compact et rigide, il se rebrousse autour de lui et enrobe les fines particules ayant tendance à s'échapper marginalement du jet principal.
En même temps que les quantités de mouvement se composent pour donner au jet une direction résultante stabilisée
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En effet , si le débit de mazout varie de I à 10 pendant que la divergence varie de 90 à 63 il suffit de réaliser une action auxiliaire constante pour quéelle diminue d'environ 30 la divergence au débit minimum et de 3 au débit maximum ce qui la stabilise autour de 60 . la fig.
2 montre une variante de la disposition précédente dans laquelle , en outre du jet centripète ou approximativement centripète du fluide auxiliaire il a été réalisé une série de petits jets d'air ou de mélange ga- zeux , par perçage sur la face terminale du brûleur d'une série de trous 9 généralement dirigés de façon doublement inclinée par rapport à l'axe , dont le but est d'ajouter leur action à celle du jet central , principalement dans les brûleurs dont le débit est important .