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BRULEUR POUR GENERATEUR DE VAPEUR
L'invention concerne un brûleur et plus particulièrement un dispositif destiné à brûler du combustible dans la chambre de combustion d'un qénérateur de vapeur.
Dans certains oays, on considère que les gaz évacués par les cheminées des générateurs de vaoeur contribuent à la pollution de l'air. On accuse en particulier la présence d'oxyde nitreux dans ces qaz. En outre, la présence de cet oxyde permet de penser que la combustion n'a pas été complète dans le foyer, puisque, si une combustion correcte avait eu lieu, il se serait formé de l'oxy- de nitrique au lieu d'oxyde nitreux. Des expériences ont montré que
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le pourcentage d'oxyde nitreux dans l'évacuation des gaz croît avec la vitesse de l'air dans le brûleur, et qu'il atteint une valeur maximale admissible pour une vitesse de l'air dans le brû- leur de l'ordre de 2100 m/mn. D'autre part, un br'leur doit être conçu pour fonctionner correctement à toute charq: du générateur de vapeur.
Si la dimension du brûleur est choisie pour que la vi- tesse de l'air soit faible aux fortes charges, cette vitesse est alors si faible aux basses charges que le brûleur ne peut plus fonctionner.
La présente invention évite, d'une manière nouvelle, les divers inconvénients des dispositifs suivant l'art antérieure
L'objet principal de la brésente invention est un brûleur dans lequel la vitesse de passage de l'air n'est pas excessive aux fortes charqes, sans être anormalement basse aux faibles char- ces.
Un autre objet de l'invention est un brûleur dont le fonctionnement ne produit qu'une faible quantité d'oxyde nitreux dans l'évacuation des gaz du générateur de vapeur.
La présente invention a encore pour objet un brûleui muni de nouveaux moyens d'introduction d'air dans les produits de la combustion après que ceux-ci aient quitté la zone principale du brûleur.
Un autre objet de l'invention est un brûleur muni de moyens de réglaoe de la vitesse de l'air a travers le brûleur, et de moyens de réglage du mélanqe de l'air avec le combustible.
D'autres objets de l'invention apparaîtront aux hommes de l'art à la lecture de la présente description.
Le nouveau brûleur suivant l'invention comprend une ou- verture principale formée dans la paroi du foyer par cintrage des tubes d'écran d'eau.
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D'autre part, ce brûleur comprend une chambre de pres- sion d'air, située en arrière de ladite ouverture. Le tube de combustible est placé de préférence sensiblement au centre de 1' ouverture,
De préférence, le nouveau brûleur est muni d'ailettes réglables, montées dans ladite ouverture.
Selon un autre trait de l'invention, des ouvertures secondaires sont situées au-dessus et au-dessous de l'ouverture principale, pour laisser passer également de l'air dans le foyer., Chacune de ces ouvertures secondaires est mimie d'un au moins pa- pillon réalable, pour la commande du débit d'air à travers l'ou- verture,
Un autre perfectionnement consiste en des moyens pour le réglage de la vitesse de l'air, moyens qui mesurent le chute de pression d'air à travers l'ouverture principale, et agissent sur les papillons pour maintenir cette chute au dessous d'une va- leur orédéterminée, :ndéoendamment des variations de la charge.
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la des- cription de sa forme d'exécution non limitative représentée sur les dessins annexés t
Fig 1 est une coupe verticale d'un brûleur suivant l'invention.
Fig 2 est une vue du brûleur suivant la ligne II-II de la fig 1.
Fig 3 est une coupe du brûleur suivant la ligne III-III ; de la fig 1.
Fig 4 est une vue à plus grande échelle d'un tube de combustible utilisé dans le brûleur, certaines parties étant en- levées.
Fig 5 est une coupe aqrandie de l'extrémité du brûleur.
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Sur les fig 1, 2 et 3, qui montrent les traita généraux de l'invention, le brûleur est globalement désigné par le repère 10. Il est représenté monté dans un foyer 11 qui comporte des tu- bes d'écran 12 cintrés de façon à former trois ouvertures allon- gées verticalement 13,14 et 15. Dans la forme de réalisation pré- férée, le brûleur est monté sur la face inférieure d'un épaulement dans un foyer du type décrit dans le brevet américain (Etats-Unis) N 2 947 289 déposé le 11 Avril 1958 . A l'extérieur du mur de foyer et à l'arrière des tubes d'écran 12, un caisson de brûleur 16 définit une chambre de soufflage d'air 17. Une manchet- te métallique 18 s'étend vers l'arrière des ouvertures, à l'inté- rieur de la chambre de soufflage.
Cette manchette est divisée, par des cloisons métallique 19 et 21, en un grand orifice prin- cipal 22 et de plus petits orifices secondaires supérieur et in- férieur 23 et 24.Un tube de combustible 25 est monté au centre de l'orifice principal 22. L'extrémité avant de ce tube repose dans une plaque perforée 26 montée dans l'ouverture 13. Au-dessus et au-dessous du tube 25 sont disposées des ailettes réglables 27, de la façon décrite dans le brevet américain (Etats-Unis) N 2 759 460 déposé le 19 Juillet 1952 . Des ailettes 28 et 29 réglables angulairement sont également placées respectivement dans les orifices secondaires 23 et 24. A l'arrière de la manchet- . te 18, dans les orifices secondaires 23 et 24,sont montés res- pectivement des papillons pivotants 31 et 32, reliés par un trin- glage 33 à un servo-moteur linéaire, tel qu'un vérin hydraulique 34.
Les ailettes supérieures 27 et 28 fonctionnent ensemble et sont réglables par un volant manuel 35 situé à l'extérieur du caisson 16 et relié aux ailettes par un tringlage 36. Les ailettes inférieures 27 et 29 fonctionnent également ensemble et sont ré- qlées au moyen d'un tringlage 37 commandé par un volant manuel 38.
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Un tube d'allumage 39 du type décrit dans le brevet Tomasian N 3 007 084 du 24 Décembre 1958 est disposé dans l'orifice principal 22, sous le tube de combustible 25. D'autres tubes de combustible 41 et 42 sont montés dans les ouvertures 14 et 15, respectivement, et reposent sur des plaques perforées disposées en travers de ces ouvertures.
Une conduite d'air 43, venant d'une source d'air telle qu'un ventilateur et un réchauffeur, non représentés, arrive à la partie inférieure du caisson de brûleur 16-. Cette conduite compor- te un papillon réglable 40 qui commande le débit d'air introduit dans le brûleur, en fonction de la charge du générateur. Un con- duit 44 est monté dans le mur du foyer et pénètre dans la chambre de combustion, juste au-dessous du brûleur.
Un conduit semblable 45 est monté dans le caisson 16 et pénètre dans la conduite d'air 43, à l'aval du papillon 40. Ces deux conduits 44 et 45 sont reliés à une commande centrale 46 et lui fournissent un signal qui repré- sente la chute de pression d'ar à travers le brûleur, et par con- séquent la vitesse de l'air à travers celui-ci. La sortie de la commande centrale 46 est raccordée par des conduits 47 et 48 au vérin hydraulique 34. La commande centrale est d'un type connu, qui reçoit un signal d'entrée par les conduits 44 et 45, et four- nit en réponse un signal qui aboutit au vérin 34 par les conduits 47 et 48, au moyen d'une pression d'huile admise dans une direc- tion ou dans l'autre pour manoeuvrer le vérin*
Les fig 4 et 5 montrent les détails du tube de combus- tible 25.
Celui-ci fournit un mélange d'air primaire et de combus- tible, qui peut être de l'huile, du charbon pulvérisé ou du gaz.
Le brûleur représenté dans la forme de réalisation préférée est
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destiné à l'emploi du gaz. Le tube comporte un nez 49 muni d'une surface tronconique 51 dans laquelle sont percés des troua 52.
L'extrémité extérieure de la surface 51 se raccorde avec une aur- face concave en forme de cuvette 53 également munie de trous 54.
Le fonctionnement du brûleur suivant l'invention, exposé ci-dessous, sera mieux compris à la lumière de la description qui précède. L'air arrive au brûleur par la conduite 43, la quantité admise étant réglée par le papillon 40. L'air est déterminé par une commande centrale d'alimentation air-combustible, non repré- sentée, de façon à correspondre à la quantité de combustible in- troduite par les tubes. Cette quantité d'air est faible dans le fonctionnement à faible charge du générateur de vapeur, et élevée dans le fonctionnement à forte charge. Dans le cas d'un brûleur conventionnel, cela entraînerait une vitesse air-combustible élevée à forte charqe, et faible à basse charge.
Comme cette vitesse ne doit toutefois pas descendre au-dessous d'une valeur minimale né- cessaire au maintien de l'allumage dans le brûleur, la vitesse à forte charge serait donc très élevée.
L'allumage initial du mélange combustible-air est effec- tué par le tube d'allumage 39, qui continue à fonctionner pour éviter une extinction accidentelle. Les conduits 44 et 45 envoient un signal à la commande centrale 46 indiquant la chute de pression et par conséquent le débit d'air à travers le brûleur. A faible charge, la commande centrale maintient ce débit à une valeur pré- déterminée et pour cela elle maintient fermés les papillons 31 et 32 de sorte qu'il ne passe que très peu d'air par les orifice* secondaire. 23 et 24. Quand le générateur de vapeur est amené a fonctionner à forte charge, la quantité d'air admise au brûleur par la conduite 43 et le papillon 40 augmente.
La chute de pression à travers le brûleur est détectée par les conduits 44 et 45 qui
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transmettent cette indication à la commande centrale 46, Celle.et envoie un signal, par les conduits 47 et 48, au vêtir hydraulique
34 dont le piston se déplace et, par l'intermédiaire du tringlage 33, change la position angulaire des papillon* 31 et 32 par rap- port au flux d'air. En fait, à forte charge, ces papillons sont barallèles au courant et l'air circule librement dans les crificen secondaires 23 et 24.
Du fait que l'air qui traverse ces *rifle** 23 et 24 se trouve à une distance notable dea tubes 25, 41 et 42, il ne participe pas activement à la combustion initiale du com- bustible, mais il rencontre le mélange air-combustible et les pro- duits de la combustion en un point plus éloigné dans le foyer. Il intervient donc, d'une manière générale, pour brûler ce qui n'a pas été consumé dans la combustion initiale dans le brûleur. La commande centrale 46 est réglée de façon à maintenir la vitesse , d'air à travers le brûleur au-dessous de la valeur prédéterminée de 2100 m/mn. Il en résulte que la quantité d'oxyde nitreux dans les gaz effluents reste au-dessous de la valeur limite.
Bien en- tendu, la vitesse dans le brûleur peut être réglée à toute autre valeur, suivant la nature du combustible utilisé, pour maintenir l'oxyde nitreux au-dessous de la valeur maximale prédéterminée.
Dans tous les cas, cette vitesse est supérieure à la valeur mini- ! male pour laquelle la combustion et l'allumage se maintiennent correctement.
Il est entendu que des changements de détail peuvent être apportés dans la forme et la construction du dispositif sui- vant l'invention, sans sortir du cadre de la présente invention ; celle-ci n'est pas limitée à la forme d'exécution particulière représentée et décrite plus haut.