Chaudière à air humide. -
La présente invention concerne une chaudière à air humide comprenant un foyer, un échangeur de chaleur paroucur par le fluide caloporteur et les fumées du foyer ainsi qu'une source d'air humide.Humid air boiler. -
The present invention relates to a humid air boiler comprising a hearth, a heat exchanger paroucur by the heat transfer fluid and the fumes of the hearth as well as a humid air source.
On connai4t déjà différents types de chaudières à air humide notamment des chaudières à condensation selon les brevets FR - A 82 30 278 et FR - A 83 18 956. Various types of wet air boilers are already known, in particular condensing boilers according to the patents FR - A 82 30 278 and FR - A 83 18 956.
L'une des difficultés des chaudières à gaz à air humide est celle de l'accrochage de la flamme sur le brûleur. One of the difficulties of humid air gas boilers is that of hanging the flame on the burner.
Il est déjà connu d'entourer le brûleur dtun manchon métallique pour stabiliser la flamme. Toutefois, ce manchon métallique présente un certain nombre d'inconvénients sur le plan de la résistance à la flamme, à cause des déformations engendrées par son exposition rapprochée à la flamme. Un développement de cette technique a consisté à remplacer le manchon métalliuqe par un manchon réfractaire qui assure un excellent accrochage de la flamme. Malheureusement, le manchon réfractaire n'étant pas conducteur, il ne permet pas une détection suffisante de la flamme. En effet, la détection de la flamme se fait de manière connue en utilisant l'ionisation des gaz de la flamme entre deux électrodes soumises à une tension alternative ; comme le courant d'ionisation est-un courant "redressé" le passage de ce courant signifie la présence d'une flamme. It is already known to surround the burner with a metal sleeve to stabilize the flame. However, this metal sleeve has a certain number of drawbacks in terms of flame resistance, because of the deformations caused by its close exposure to the flame. A development of this technique has consisted in replacing the metal sleeve with a refractory sleeve which ensures excellent adhesion of the flame. Unfortunately, since the refractory sleeve is not conductive, it does not allow sufficient detection of the flame. Indeed, the flame detection is done in a known manner by using the ionization of the flame gases between two electrodes subjected to an alternating voltage; as the ionization current is a "rectified" current, the passage of this current signifies the presence of a flame.
Dans le cas des chaudières classiques, même avec un accroche flamme métalliuqe, la détection se fait sans difficulté, l'une des électrodes étant effectivement une électrode alors que l'autre est constiutée par les parties métalliques du foyer. In the case of conventional boilers, even with a metal flame catch, detection is done without difficulty, one of the electrodes effectively being an electrode while the other is formed by the metal parts of the hearth.
Dans le cas de chaudières à manchon réfractaire, la détection de la flamme se fait entre l'électrode et les parties métalliques du brûleur, c'està-dire dans la partie la plus froide de la flamme. Cette détection est difficile en particulier dans le cas d'une chaudière à air humide. In the case of boilers with a refractory sleeve, the flame is detected between the electrode and the metal parts of the burner, that is to say in the coldest part of the flame. This detection is difficult in particular in the case of a humid air boiler.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de créer une chaudière à air humide, permettant une bonne tenue de la flamme tout en facilitant la détection de la flamme. The present invention aims to remedy these drawbacks and proposes to create a humid air boiler, allowing good flame resistance while facilitating the detection of the flame.
A cet effet, l'invention concerne une chaudière à air humide du type ci-dessus, caractérisée en ce que le manchon d'accrochage de la flamme est un manchon en matière réfractaire, logé dans le foyer autour de la flamme, ce manchon non conducteur d'électricité comportant sur au moins une partie de sa surface intérieure une plaque conductrice formant la deuxième électrode du moyen de détection de flamme. To this end, the invention relates to a humid air boiler of the above type, characterized in that the flame attachment sleeve is a sleeve of refractory material, housed in the hearth around the flame, this sleeve not electrical conductor comprising on at least part of its internal surface a conductive plate forming the second electrode of the flame detection means.
Grâce au manchon réfractaire d'accrochage de flamme muni d'un élément métallique, constituant une électrode, on peut détecter facilement le courant d'ionisation entre l'électrode placée dans le brûleur et l'électrode du manchon. Thanks to the refractory flame attachment sleeve provided with a metallic element, constituting an electrode, it is easy to detect the ionization current between the electrode placed in the burner and the electrode of the sleeve.
Un tel manchon qui se glisse dans l'enveloppe du foyer, autour du brûleur et de l'emplacement de la flamme s'applique tant à une chaudière à foyer couché (horizontal ou sensiblement horizontal) qu'à une chaudière à foyer vertical. De la même manière, le combustible peut être gazeux ou liquide. Such a sleeve which slides in the envelope of the hearth, around the burner and the location of the flame applies as well to a boiler with coated hearth (horizontal or substantially horizontal) as with a boiler with vertical hearth. Likewise, the fuel can be gaseous or liquid.
Suivant une autre caractéristique, la plaque conductrice n'occupe qu'une fraction de la surface intérieure du manchon. De cette manière, on conserve l'avantage du bon coefficient de réflexion de la surface interne du manchon autour de la flamme tout en permettant une détection certaine de la flamme. According to another characteristic, the conductive plate occupies only a fraction of the interior surface of the sleeve. In this way, the advantage of the good coefficient of reflection of the internal surface of the sleeve around the flame is preserved, while allowing certain detection of the flame.
D'ailleurs la grande nécessité de détection assurée par les moyens de l'invention permet de supprimer les alarmes préventives correspondant à des situations qui selon les techniques de l'art antérieur seraient incertaines. Moreover, the great need for detection ensured by the means of the invention makes it possible to suppress the preventive alarms corresponding to situations which according to the techniques of the prior art would be uncertain.
Suivant une autre caractéristique, le manchon d'accrochage comprend une chemise métallique avec un retour recevant le manchon réfractaire proprement dit. According to another characteristic, the attachment sleeve comprises a metal jacket with a return receiving the refractory sleeve proper.
Suivant une autre caractéristique, le manchon réfractaire comporte un retour. According to another characteristic, the refractory sleeve has a return.
Suivant une autre caractéristique, le manchon réfractaire a une surface intérieure cylindrique ou conique, munie d'aspérités et/ou de cavités. According to another characteristic, the refractory sleeve has a cylindrical or conical inner surface, provided with asperities and / or cavities.
Ces moyens permettent de combiner les effets d'accrochage thermique et aérodynamiques de la flamme. These means make it possible to combine the effects of thermal and aerodynamic attachment of the flame.
Suivant une autre caractéristique, le foyer est d'axe X-X sensiblement horizontal et l'échangeur est couché, avec un axe Y-Y incliné < ) vers la sortie, et notamment le foyer est situé au-dessus de l'échangeur. According to another characteristic, the hearth is of axis X-X substantially horizontal and the exchanger is laid down, with an axis Y-Y inclined <) towards the outlet, and in particular the hearth is located above the exchanger.
Cette structure du bloc foyer-échangeur permet un encombrement particulier et réduit, très intéressant dans le cas de chauffeires d'immeubles, d'autant plus que les laveurs d'air et de fumées peuvent alors être regroupés de manière très compacte à côté du bloc. This structure of the hearth-exchanger block allows a particular and reduced size, very interesting in the case of boiler boilers, especially since the air and smoke washers can then be grouped very compactly next to the block .
Suivant une autre caractéristique, la plaque conductrice est placée sur la partie inférieure intérieure du manchon réfractaire. According to another characteristic, the conductive plate is placed on the interior lower part of the refractory sleeve.
De cette manière, quelles que soient les déformations de cette plaque sous l'effet des chocs thermiques, des dilatations etc.. cela n'a aucune influence sur la partie réfractaire du manchon. In this way, whatever the deformations of this plate under the effect of thermal shocks, expansions, etc., this has no influence on the refractory part of the sleeve.
La présente invention sera décrite de façon plus détailéle à l'aide de différents modes de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue d'ensemble d'unmode de réalisation d'une chaudière selon l'invention
- la figure 2 est une coupe axiale d'un autre mode de réalisation d'un manchon
- la figure 3 est une coupe transversale correspondant à la figure 2
- la figure 4 est une vue en perspective de l'électrode du manchon selon les figures 2 et 3
- la figure 5 est une coupe axiale d'un autre mode de réalisation d'-un manchon d'accrochage de flamme.The present invention will be described in more detail using different embodiments shown schematically in the accompanying drawings in which
- Figure 1 is an overview of an embodiment of a boiler according to the invention
- Figure 2 is an axial section of another embodiment of a sleeve
- Figure 3 is a cross section corresponding to Figure 2
- Figure 4 is a perspective view of the sleeve electrode according to Figures 2 and 3
- Figure 5 is an axial section of another embodiment of a flame catching sleeve.
Selon la figure 1, la chaudière à gaz à air humide se compose d'un foyer 1 suivi d'un échangeur 2 ainsi qu'un détecteur de flamme 3 à ionisation. According to Figure 1, the gas humid air boiler consists of a hearth 1 followed by an exchanger 2 and a flame detector 3 ionization.
De façon plus détaillée, le foyer 1 se compose d'une double enveloppe cylindrique circulaire 101, 102 formée de viroles en tôle définissant une chemise d'eau reliée à l'échangeur 2. En partie haute, cette chemise d'eau est reliée par une tuyauterie 103 à la sortie 104 du bloc foyer - échangeur de manière à purger l'air qui risque de s'accumuler dans la partie supérieure de la chemise d'eau. In more detail, the hearth 1 consists of a double circular cylindrical casing 101, 102 formed of sheet metal ferrules defining a water jacket connected to the exchanger 2. In the upper part, this water jacket is connected by a pipe 103 at the outlet 104 of the hearth block - exchanger so as to purge the air which is likely to accumulate in the upper part of the water jacket.
L'une des extrémités du foyer est munie d'un brûleur à gaz 4 alimenté en gaz par une conduite de gaz 5. Ce brûleur à gaz reçoit l'air combu rant humide par la tuyauterie 6. One of the ends of the hearth is provided with a gas burner 4 supplied with gas by a gas pipe 5. This gas burner receives the moist combustion air through the piping 6.
Le moyen d'humidification de l'air comburant n'a pas été représenté. The means of humidifying the combustion air has not been shown.
Le brûleur 5 est fixé au fond 7 correspondant du foyer 1. A l'intérieur de la double enveloppe 101, 102, il est prévu selon l'invention un manchon 8 réalisé en un matériau réfractaire tel que des fibres réfractaires, entourant le brûleur et la flamme sur une certaine longueur axiale de manière à stabiliser la flamme par inertie thermique et par réverbération. The burner 5 is fixed to the corresponding bottom 7 of the hearth 1. Inside the double jacket 101, 102, there is provided according to the invention a sleeve 8 made of a refractory material such as refractory fibers, surrounding the burner and the flame over a certain axial length so as to stabilize the flame by thermal inertia and by reverberation.
En partie basse, et intérieure, le manchon réfractaire 8 comporte une plaque 9 métallique constiutant l'une des deux électrodes du moyen de détection de flamme L'autre électrode 10 étant portée par le brûleur de manière à se retrouverau coeur de la flamme. In the lower and inner part, the refractory sleeve 8 comprises a metal plate 9 constituting one of the two electrodes of the flame detection means. The other electrode 10 is carried by the burner so as to find itself at the heart of the flame.
Le moyen de détection de flamme par ionisation 3 se compose d'une source de tension alterna tive non représentée qui applique une tension altenrative aux deux électrodes 9, 10 et mesure le courant continu passant entre les électrodes. Le passage d'un courant continu signifie qu'il y a du gaz ionisé entre les deux électrodes 9, 10 et par suite la présence d'une flamme. The ionization flame detection means 3 consists of an alternating voltage source, not shown, which applies an alternating voltage to the two electrodes 9, 10 and measures the direct current flowing between the electrodes. The passage of a direct current means that there is ionized gas between the two electrodes 9, 10 and consequently the presence of a flame.
I1 est particulièrement intéressant que la plaque métallique 9 n'occupe qu'une fraction relativement faible de la surface intérieure du mancuon 8 de manière à ne pas réduire l'importance de la surface réfléchissante à l'intérieur du manchon. I1 is particularly interesting that the metal plate 9 occupies only a relatively small fraction of the inner surface of the handle 8 so as not to reduce the size of the reflecting surface inside the sleeve.
Selon l'invention,le foyer 1 est placé au-dessus de l'échangeur 2. L'axe X-X du foyer 1 est de préférence horizontal alors que l'axe Y-Y de l'échangeur est incliné dans le sens de l'écoulement comme cela sera décrit ultérieurement d'un angle par rapport à la direction horizontale. According to the invention, the hearth 1 is placed above the exchanger 2. The axis XX of the hearth 1 is preferably horizontal while the axis YY of the exchanger is inclined in the direction of flow as this will be described later from an angle to the horizontal direction.
L'échangeur 2 se compose également d'une double enveloppe 201, 202 et de collecteurs d'extrémité 203, 204 délimités par le prolongement de la paroi extérieure 201 et par des plaques 205, 206 portant les tubes de l'échangeur de chaleur. The exchanger 2 also consists of a double envelope 201, 202 and end collectors 203, 204 delimited by the extension of the external wall 201 and by plates 205, 206 carrying the tubes of the heat exchanger.
Des cloisons 208, 209 permettent de répartir les tubes par exemple en trois faisceaux de tubes pour obtenir un cheminement en S du liquide caloporteur. Partitions 208, 209 allow the tubes to be distributed, for example, into three bundles of tubes to obtain an S-shaped path for the heat transfer liquid.
De façon analogue, des cloisons transversales 210 subdivisent le volume intérieur de l'échangeur (volume réservé au passage des fumées) de manière que les fumées sortant du foyer par la sortie 11 traversent l'échangeur 2 en contre-courant croisé par rapport au faisceau de tubes 211. (Quelques tubes seulement ont été représentés). Similarly, transverse partitions 210 subdivide the interior volume of the exchanger (volume reserved for the passage of smoke) so that the smoke leaving the hearth through outlet 11 crosses the exchanger 2 in cross-current crossed with respect to the bundle of tubes 211. (Only a few tubes have been shown).
Comme indiqué ci-dessus, le foyer est un cylindre dont I'axe est de préférence horizontal ou légèrement incliné vers la sortie 11. Par contre, l'échangeur 2 est très nettement incliné vers sa sortie 12. As indicated above, the hearth is a cylinder whose axis is preferably horizontal or slightly inclined towards the outlet 11. On the other hand, the exchanger 2 is very clearly inclined towards its outlet 12.
Grâce à cette inclinaison, le condensat et le liquide de lavage qui se déposent sur les parois de l'échangeur 2 et sur les tubes peuvent s'écouler vers le bas et s'échapper par la sortie 12. Thanks to this inclination, the condensate and the washing liquid which are deposited on the walls of the exchanger 2 and on the tubes can flow downwards and escape through the outlet 12.
I1 est à remarquer que les cloisons 210 qui subdivisent le volume intérieur de l'échangeur pour le cheminement des gaz comportent des perforations du moins dans leur partie inférieure pour laisser passer les liquides. It should be noted that the partitions 210 which subdivide the interior volume of the exchanger for the passage of gases have perforations at least in their lower part to allow the liquids to pass.
Les liquides ainsi récupérés sont soit évacués en partie ou en totalité et peuvent srvir au lavage des fumées. The liquids thus recovered are either partially or entirely evacuated and can be used for washing the fumes.
Bien que selon l'exemple de la figure 1, l'insention ait été décrite dans le cas d' un bloc foyer-échangeur horizontal, le manchon selon l'inven- tion s'applique dans les mêmes conditions à un foyer d'axe vertical. De même, le combustible est soit un gaz, un combustible liquide, bien que le gaz soit choisi de manière préférentielle pour les chaudières à air humide. Although according to the example of FIG. 1, the description has been described in the case of a horizontal hearth-exchanger block, the sleeve according to the invention applies under the same conditions to an axis hearth vertical. Likewise, the fuel is either a gas or a liquid fuel, although the gas is preferably chosen for humid air boilers.
Les figures 2 et 3 montrent un second mode de réalisation d'un manchon d'accrochage de flamme 20 composé d'une chemise métallique 21 avec un retour 22 à l'arrière laissant une ouverture 23 pour le passage du brûleur. Figures 2 and 3 show a second embodiment of a flame attachment sleeve 20 composed of a metal jacket 21 with a return 22 at the rear leaving an opening 23 for the passage of the burner.
Cette chemise 21 entoure le manchon 24 proprement dit en matière réfractaire. L'électrode métallique 25 est disposée sur la partie inférieure du manchon 24, sa tige de fixation 26 passant dans le retour 22 de la chemise 21. This shirt 21 surrounds the sleeve 24 proper of refractory material. The metal electrode 25 is arranged on the lower part of the sleeve 24, its fixing rod 26 passing through the return 22 of the jacket 21.
La figure 4 est une vue en perspective de la plage 25 formant l'électrode, selon les figures 2 et 3 avec sa tige filetée 26 servant de fixation. Figure 4 is a perspective view of the pad 25 forming the electrode, according to Figures 2 and 3 with its threaded rod 26 for fixing.
Selon la figure 2, la surface inté- rieure du manchon réfractaire 24 peut être soit cylindrique (trait plein), soit conique (trait en pointillés) de manière à combiner des effets thermiques et aérodyna- miques d'accrochage de la flamme. La.surface peut également être munie d'aspérités ou de davités pour augmenter l'effet d'accrochage. According to FIG. 2, the inner surface of the refractory sleeve 24 can be either cylindrical (solid line) or conical (dotted line) so as to combine thermal and aerodynamic flame catching effects. La.surface can also be provided with asperities or davits to increase the hooking effect.
La figure 5 montre une autre forme de manchon 30 sans chemise métallique, mais avec un retour 31 sur l'arrière et une ouverture 32 par le passage du brûleur. Cette figure 5 montre également l'électrode 33. Figure 5 shows another form of sleeve 30 without metal jacket, but with a return 31 on the rear and an opening 32 through the passage of the burner. This FIG. 5 also shows the electrode 33.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| FR8614685AFR2605714A1 (en) | 1986-10-22 | 1986-10-22 | Boiler using wet air |
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