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*Perfectionnement aux prooédés et appareils de chauffage au gaz naturel"
L'invaction concerne, d' une manière générale le chauffage des fours industriels, étuves et autres enceintes analogues au moyen de gaz naturel, et plut) particulièrement de gat à haute teneur en méthane ou autres hydrocarbures* ;
La flamme d'un gaz naturel comporte normalement du gaz carbonique et de la vapeur d'eau dont les facteurs de rayonnement sont faibles; de plue, le taux de fumée* sèches par unité de volume de gaz naturel est très largement supé- rieur à celui du gaz de ville) il résulte de l'ensemble de ces facteurs que la substitution du gaz naturel au gaz de ville dans des installations de chauffage au gaz a pour effet une notable diminution du rendement des ces installations,
L'invention vise à réaliser un procédé perfectionné de mise en combustion du gaz naturel, assurant une augmenta- tion du pouvoir rayonnant de la flamme et en conséquence,
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une mcillouro transmission do la chaiour à la source froide;
un de$ bute do l'invention cet notammont do permettra par l'application de ce procédé perfectionne, d'obtenir une amé- lioration du rendement énergétique total d'une enceinte chauf- fée, en permettant ainsi de substituer le gaz naturel au gaz de ville ou au fuel pour le chauffage de cette enceinte sans avoir à édifie)* les caractéristiques géométriques de cette enceinte,
A cet effet,l'invention se propose - de donner à la flamme la luminosité nécessaire;
- de permettre l'obtention d'une flamme présentant des ca- ractéristiques dimensionnelles appropriées à l'enceinte où elle doit être développée,
On sait que les hydrocarbures tels que le méthane peuvent être dissociés par craquage thermique provoquant la formation de particules de carbone-suis qui, lorsqu'elles sont en suspension dans une flaume donnent à celle-ci une grande luminosité,
Le procédé d'amélioration des caractéristiques d'une flamme de gaz naturel, qui constitue l'un des-objets de l'invention est remarquable notamment en ce que l'on produit un jet de gaz naturel et que,
en amont du point de mixtion de ce jet avec un jet de gaz comburant, ce jet de Cas natu- rel est soumis à l'action d'une haute température provoquant un craquage, au moins partiel, de la zona périphérique de ce jet de gaz naturel,
Cette haute température est de l'ordre d'au moins 900 C ot est obtenue par chauffage d'un corps réfractaire creux que traverse le jot de gaz naturel, ce chauffage étant obtenu au moyen d'un jet auxiliaire formé par prélèvement d'un)! faible proportion du gaz naturel mélangée, préalablement à sa mise en ignition, avec un gaz ou mélange comburant (qui n'est pas nécessairement de l'oxygène et qui peut notant**
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.,r,
wt rr An 1'41 14 L suivant la arol>rotiol'1 théorique
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nécessaire à la combustion de ce jet auxiliaire compte tenu. de la composition de ce gaz naturel,
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O. prélèvement peut être de l'ordre de 3w du débit du jet principal.
L'invention a également pour objet un brûleur perfec- tionné, destiné plus particulièrement à l'emploi de gaz com-
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b8tible naturel, ce brûleur étant remarquable notamment en ce qu'il comporte en combinaison un conduit principal axial
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destiné à titre relié à une conduite d'amenée de gaz naturel, ce conduit principal débouchant dans un bec réfractaire, en forma de manchon cylindrique oo-axial à ce conduit principal, un conduit auxiliaire annulaire co-axial au conduit principal, débouchant dans lo manchon suivant une zone annulaire conti- gue do la aurfaoo intérieure dudit manchon, et de l'extrémité du conduit principal,
ce conduit auxiliaire étant destiné à être relié à une conduite d'amonéo d'un mélango do gaz natu-
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riel ot d'un gaz comburant (air par oxomplo) ledit brulour étant agonoé pour pouvoir être monté axialomont à l'ontréo
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d'un ouvroau radiant dans lequel débouohont dws conduite 4'a- monéo d'air, do préférenoy d'air chaud, L'invention a également pour objet une inetaliftion do chauffage d'un four ou onoointo analogue, ottté installa- tion étant remarquable notamment on oc qu'ollo comprend un ouvreau à injection d'air, un brûleur du type défini ci-dès*' sus monté axialement dans l'entrée dudit ouvreau,
un conduit d'amenée de gaz naturel relié au conduit principal du brûleur et à une source de gaz naturel, un mélangeur air-gaz naturel relié d'une part à des sources d'air et de gaz naturel et
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d'autre part au conduit annuaire du brûleur*" erroné1 instal- lation alimentant en air ledit ouvreau, cette installation comportant de préférence un appareil réohauffeur d'air par chauffage direct ou par récupération assurant un préchauffage de cet air d'alimentation.
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D'autres caractéristiques apparaîtront dans la des- cription qui va suivre @
Au dessin annexé : la Fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un brûleur perfectionné suivant l'invention) la Pige 2 est uno vue extérieure de ce brûleur, à
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90' de la 1ig,l, et la pis. 3 est une vue partiellement en perspective et partiellement en coupe d'une installation de chauffage d'un four par mise en oeuvre du procédé suivant l'invention,
Suivant le mode de réalisation:
représenté aux Fig.1 et 2, un brûleur pour gaz naturel, suivant l'invention, dé- signé dans son ensemble sous la référence 1, comporte une bride métallique de forme générale annulaire, 2, munie de
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trous de fixation 2 et dans laquelle est logé un bac 3 en un matériau réfracta ire, constitué par un manohon présentant
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deux portions cylindriques 3g., 3 séparées par un épaulement 3, la portion de plus faible diamètre 3! s'avançant en avant de la surface d'appui 2b de la bride.
Ce manchon est bloqué par un boîtier 4 cylindrique fixé dans la bride 2 par vissage, soudage ou autre moyen; los deux pièces 3 ot 4 sont séparées par une rondolle isolante 5; le boîtier comporta une tubulure
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4 doati,néo à ttro raccordée à une conduite 6.
La manchon 3 présente uno chambra axinlo 7 cylindrique dont la paroi comporto dos rainuroa profondos, par oxomplo
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hélioo1daloa, 7; ootto ohambro comporte uno portion amont 71 do plus grand diamètro, dans laquollo out logée uno cou- ronno 8 dont 1'extrémité en do plus faible diamétro pénètro dans la chambra 7. Entre la surface oxtériouro do ootto cou- ronno ot la paroi dû la ohambro 7, 7a est ménagé un intor-
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vallo 9 constituant un conduit annulaire co-axim.1 à la chan- bro 7"7.
La couronne 9 présente un conduit axial***118 le- quel est logée une tuyère 10 en un matériau réfraotaire fixée
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à l'extrémité d'un tube 11 qui traverse le boîtier 4 à travers des fenêtres circulaires oo-axiales le!. 12b,
Un intervalle 5a ménagé entre la couronne 8 et la bot- tier 4 permet au conduit annulaire de communiquer aveo la fe- nêtre 12;, et ainsi, avec la chambra intérieure du boîtier 4.
Sur le boîtier 4 cet fixée par vissago. soudage ou
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autre procède uno toto 13 portant uno ombEf.lo 13a ot un* tubu- lure 1,' doatinéo à $trrr xaaooxddo â uno conduite 14! le con- duit intomo 13! do cotto tubulure s' auvro sur uno ohambro 13 d qui communique avoo la cavité interne 11, du tubo Il* L'ensomble dos cavités 13 , 13Aj Il! ot la cavité do la tuyère l0catui.tuart un "conduit principal" alimenté par uno conduite 14 ot débouchant dans la partie axialo do la chambra 7 du boc
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z la cavité do la tubulure 4et la cavité du bottier 4, la fonotro 1, l'intorvallo 5! ot enfin la conduit annulaire gi constituent un "oonduit auxiliaire" alimenté par la conduite 6 et débouchant dans la partie périphérique de la chambre 7,
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puisque la paroi extérieure du conduit annulaire 9 est oonati- tuée par une portion de la paroi de la chambre 7 du manchon 3.
L'ensemble est complété par les accessoires suivants t - la section d'extrémité de la tuyère 10 est réglée par une "olive" ou pièce de forme analogue 15 logée axialement dans cette tuyère, et fixée à l'extrémité d'une tige 16 vissée
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en 164 dans la tête 13t et munis d'un volant de réglage 1"T; - une tubulure 16y indépendante de la conduite 14P communique avec la conduite 14 et débouche tangentiellement en 18*. dans
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la cavité Il! du tube z.; une clé 19 permet de régler le dut de cette tubulure.
Sur la yig,2t la conduite 14 et la tubulure 18 ont été omises pour simplifier la représentation
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Ce brûleur est fixé (rig.5) au moyen de sa bride annu-
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laire 2 sur la face extérieure d' un ouvreau 21 on un maté riau réfractaire formant 1'ouverture d'un four y à chauffer, et muni de conduits 22 d'arrivée d'air débouchant par un ca- pa circulaire 22a dana la bouche de l'ouvreau à une certaine distanoe en aval de l'extrémité du bec 3 du brûleur, et ali- mentés par une chambre annulaire 23,
à laquelle cet raccor- dée une conduite calorifuge 24 raccordée d'autre part à un récupérateur ou régénérateur R alimenté en air par un venti- lateur V et en calories par un conduit de fumées T,
D'autre port : - la conduite 14 est reliée à une source de gaz naturel (non représentée) qui constitue le combustible de chauffage du tour ; - la conduite 6 est reliée à un mélangeur air-gaz M, alimen- té en air par une conduite A et en gaz naturel par une con- duite G reliée à ladite source de gaz naturel.
Cette installation fonctionne de la manière sui- vante :
Tandis que la majeure partie du gaz naturel à brûler est amenée en 14,traverse lo conduit principal et arrive à la tuyère 10, une faible proportion de ce gaz (37, par exom- ple, du débit total) cet amenée au mélangour M où elle est mélangée à do l'air en proportions correspondant à la com- bustion théorique, compte tonu do la composition du Ses, et le mélange ainsi obtenu cet amené, par la oonduito 6 ot le conduit annulaire auxiliaire 9 au voisinage do l'extrémité do la tuyère 10 du conduit principal.
Co mélango cet com- bustiblo ot cet allumé, mais cet amoné nous une pression tollo que sa vitesse do oiroulntion est supérieure à la vi- tosse do propagation do la flamme dans ce mélange gazeux ot que la. flamme so stabilise dans uno position voisine do l'ox-
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trémité du conduit auxiliaire.
Cette combustion auxiliaire rem- plit une double fonction : 1- cette combat ion auxiliaire réchauffe à une haute tempes rature, de l'ordre de 900" au moine, la zone périphérique du ;)et de gaz qui sort de la tuyère, en réalisait ainsi un oraquage partiel de ce gaz; on obtient donc, dans la flamme qui prend naissance ensuite dans l'ouvreau. lorsque le gaz se mélange à l'air sortant du canal 22a la présen- ce de particules de Carbone-suie qui donnent à la flamme une intense luminosité et augmentent ainsi la transmission calorifique par radiation ;
2- ladite combustion auxiliaire assure un préchauffage$ de
300 par exemple, de l'ensemble du jet de gaz avant son allumage ;
On observera en outre que t
1 - au cours de son passage dans le beo 3, la flamme annulaire est entraînée an mouvement hélicoïdal par le trot- temont do sa zone périphérique contre la paroi nervures hélicoïdale do la chambre 7;
2 - le dispositif do réglage constitué par la volant 17 et la clé 19 pormet d'obtenir, pour la flamme, des carac- téristiques dimensionnelles appropriées à oolloa de l'onoein- to F à chauffor.
En cifot, la manoeuvré de l'olive 15 au. moyon du volant 17 pormot do réglor la longuour do la flamme, la manouvro du robinot 19 pormot du régler le débit du jot tangontiol introduit pnr lo conduit 18, ot par conséquont, l'importance do la oomposanto rotative donnée, à cot endroit, au jet de gaz dans le conduit principal;
il en résulte que la flamme pourra être plus ou moins turbulente ou mollet
Bien entendu, il est également possible de régler au moyen d'organes non représentés, le débit du mélange gaz-air introduit dans le conduit annulaire auxiliaire, la vitesse
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de ce mélange dans le conduit d'amenée et, ainsi, la position stabilisée de la flamme auxiliaire,on peut donc régler ainsi le degré de la haute température localisée de craquage et le degré de préchauffage de la flamme) ce degré dépend également
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de oe réjLage de la température de l'air chaud introduit par la conduite 24.
L'invention n'est pas liritée au mode de mise en oeuvre et de réalisation représenté et décrit qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple.
REVENDICATIONS
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-...r1 L. Il 41i1b" W..........
1. - Procédé d'amélioration des caractéristiques d'une flamme de gaz naturel pour le chauffage d'un four ou autre enceinte analogue, caractérisé en ce qu'on produit un jet de gaz naturel, et, en amont du point de mixtion de ce jot aveo un jet de gaz comburant, ce jet de gaz naturel est
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soumis à l'action d'une hautu température provoquant un ora- quage, au moins, da la zone périphérique do ce jet de gaz naturel.