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" Brûleurs pour combustibles liquides tels que le fuel-oil."
Il existe à l'heure actuelle des brûleurs à combustibles liquides, tels que le fuel-oil, dans lesquels une partie des ca- lories produites par la combustion sert à gazéifier le combusti- ble ou bien à produitre de la vapeur d'eau à basse pression et surchauffée, qui est ensuite utilisée pour pulvériser le dit com- bustible.
Pour.obtenir un fonctionnement stable des brûleurs de ce type il est nécessaire que la vaporisation se produise à pression constante et donc que la pression de vaporisation soit réglée automatiquement à une valeur définie. Lorsque la chambre de va- porisation est alimentée par une source à pression constante et que le liquide contenu dans la chambre de vaporisation peut être refoulé de la chambre de vaporisation vers la source lorsque la pression de vapeur dans la dite chambre dépasse la pression d'a- limentation, on obtient un premier élément de réglage de la dite Dression. Toutefois le réglage de la pression ainsi obtenu est insuffisant parce que la pression de vapeur dépend de la tempéra- ture du point le plus chaud de la masse liquide.
Tant qu'il reste
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Une masse liquide en un point à une température supérieure à cel- le correspondant à une tension de valeur égale à la pression de stabilisation, cette masse se vaporise en refoulant très loin le liquide à vaporiser. Lorsque toute cette masse est vaporisée la cession baisse brusquement ce qui détermine un afflux de liqui- de froid. Il en résulte des oscillations de pression nuisible pour le fonctionnement du brûleur.
Il est donc indispensable, qu'entre le point d'arrivée du liquide dans la chambre de vaporisation et le point de départ de la valeur, existe un gradient de température variant de façon continua et que le liquide contenu dans la dite chambre, alimen- tée sous une pression constante égale à la pression de fonction- nement du brûleur, puisse être refoulé. Il est surtout indispen- sable qu'il ne puisse se former de poche liquide en un point pouvant être porté, en cours de fonctionnement, à une température correspondant à une tension de valeur du liquide supérieure à la pression de fonctionnement du brûleur.
On a déjà proposé des brûleurs satisfaisant à ce prin- cipe et constitués par un tube-chaudière, incliné, raccordé d'une part en son point bas, placé en dehors de la flamme, à une tubu- lure d'arrivée de liquide et d'autre part à son point haut, pla- cé dans la zone de flamme à une tubulure amenant la vapeur à une buse ou un pulvérisateur. Mais ce tube chaudière se trouvant dans la flamme du brûleur est rapidement détérioré et de plus il peut, pour les chaudières à grande puissance, ne pas présenter une surface de chauffe suffisante.
La présente invention a pour objet un brûleur qui évite cet inconvénient. Ce brûleur comporte fondamentalement une en- ceinte allongée verticalement traversée à sa partie haute de ma- nière à former une chaudière annulaire par un tube de flamme dans
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lequel se développe la flamme du brûleur lequel est dirigé axia lament vers une extrémité de ce tube dont l'autre extrémité dé- bouche dans la chambre de combustion, un tube d'amenée de vapeur au/brûleur reliant ce dernier à la partie supérieure de la dite enceinte et la oanalisation d'alimentation sous pression cons- tante de la ohambre de vaporisation, débouchant àla partie basse de celle-ci, cette partie basse étant placée à 1' extérieur de la chambre de combustion.
La chambre peut être consti- tuée par une chaudière annulaire placée à l'intérieur de la chan- bre de combustion près d'une paroi de celle-ci et raccordée à sa base avec un tube incliné dont l'extrémité inférieure se trouve 6, dehors de la chambre de combustion ce tube étant suffisamment long pour que son extrémité inférieure soit au cours du fonction- noment à une température inférieure à 100 0.
On peut également utiliser comme chambre de vaporisation une enceinte allongée verticalement placée à l'extérieur de la chambre de combustion et accolée à l'une des parois de oelle-ci.
Quand la ohaudière est raccordée à une busej on l'ali- mente en combustible et le brûleur est à auto-vaporisation. Quand la chaudière est raccordée à un pulvérisateur,, on peut l'alimen- ter en eau ou en tout autre liquide facilement vaporisable et le combustible est entrainé dans le pulvérisateur par la vapeur prduite Le tube de flamme peut être prolongé à son extrémité voisine du pulvérisateur jusque ce dernier et muni d'ouvertures latérales pour l'admission de l'air de combustion.
Comme liquide facilement vaporisable, on peut utiliser par exemple, pour alimenter la chaudière dans le cas de l'amenée du combustible par un pulvérisateur, soit un combustible plus léger que celui qui est destiné à être pulvérisé, soit le même combustible que ce dernier. Dans le premier cas, le démarrage est @
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plus rapide, il ne se produit pas d'entartrage et le pouvoir sa- lorifique est augmenté. Dans le second, on combine les avantages de l'auto-vaporisation avec ceux de la pulvérisation, en évitant d'avoir à vaporiser la totalité du combustible à brûler, ce qui diminue les risques d'encombrement de la chaudière par des ré- sidus de distillation.
En raison de la constitution et de la place occupée par la chambre de vaporisation, la partie haute de celle-ci, voisino du tube de flamme, est portée à haute température tandis que sa partie basse, partie basse de l'enceinte ou extrémité inférieuro du tube est maintenue sensiblement à la température ambiante ou tout au moins au dessous de la température de vaporisation à pression normale de l'eau ou du combustible.
L'on a représenté aux dessins ci-joints trois exemples de réalisation du brûleur conforme à l'invention.
Dans ces dessins :
Fig. 1 est une coupe verticale axiale d'un premier mode de rée les ation;
Fig. 2 est une vue semblable d'un second mode de réa- lisation;
Fig. 3 est une vue semblable d'un troisième mode de réalis ation; Fig. est une coupe par IV-IV de fig. 3.
Tel qu'il est représenté à la figure 1, le brûleur com- porte une chaudière annulaire 1 d'axe horizontal raccordée à sa avec une tubulure 3 base par un tuba ?/d'amenée du combustible sur laquelle est in- terposé un robinet de réglage 4.
La chaudière 1 est reliée à sa partie supérieure à une tubulure 5 à l'extrémité de laquelle est vissé un bouchon 6 per- cé d'un orifice calibré 7 se trouvant sensiblement dans l'axe de
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la chaudière., Elle est fixée au four par 1: intermédiaire d'une plaque 8 et l' injecteur est également fixé à cette plaque par une chemise cylindrique 9 munie d'ouverture latérale 10 destinée à l'entrée de l'air de combustion.
Pour faire fonctionner le brûleur, on commence par chauf- fer la partie de ce dernier Située à l'intérieur du foyer à l'ai- de d'étoupes d'amiante imbibée de combustible.
Lorsque les tubes sont chauds, on ouvre légèrement le robinet 4. le combustible monte lentement dans le tube 2 et atte-- la chaudière où son niveau normal est représenté en 11 et dans la- quelle il se vaporise. Le gaz combustible ainsi formé s'échappe sous faible pressio,, par l'orifice 7, se mélange à l'air comburant ayant passé par les ouvertures 10 et commence à brûler au voisi- nage des parois de la chaudière. La flamme ainsi produite ainsi que la chaleur rayonné par le spariois du foyer entretient la va- porisation du combustible dans la chaudière.
La rapidité de valorisation est fonction du niveau du liquide dans la chaudière. Si un excès de valorisation se produite par suite d'une marche trop violente du brûleur, la surpression entraînée par cet excès de vaporisation a pour effet do refouler le niveau du combustible hors de la dite chaudière vers le bas du tube 2, c'est-à-dire dans une zone froide, ce qui modère ainsi automatiquement la vaporisation et, partante le régime de marche du brûleur dont on réalise ainsi la régulation automatique.
Le brûleur représenté à la figure 2 comporte également une chaudière annulaire 1 d'axe horizontal, mais celle-ci est alimentée par la tubulure 3 s oit en combustible vaporisable qui peut ou non être le même que celui à pulvériser, soit en eau, les vapeurs de l'un ou l'autre jouant le rôle de fluide pulvéri- sateur.
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La partie supérieurs de la chaudière 1 est reliée par un serpent!:. 12 placé partiellement dans la flamme du brûleur à une tubulure 5 terminée par un ajutage 13 dans lequel débouche une tubulure 14 d'arrivée du combustible.
Le tube 12 soumis di- rectement aux hautes températures du foyer, est destiné à jouer le rôle de surchauffour de fluide vaporisateur et peut être sup- primé lorsque le fluide pulvérisateur n'est pas la vapeur d'eaux Le combustible est amené par le tube 14 sous la oression simple- ment nécessaire à son écoulement, le réservoir étant par exemple légèrement en charge par rap-oort au pulvérisateur L'eau de son côté, est amenée sous une pression de 200 gr/cm2 environ à la chaudière et son niveau dans celle-ci durant la marche normale du brûleur est indiqué en 10.
La chaudière est entourée d'une enveloppe cylindrique 15 dont une des extrémités est fixée à la plaque 8 et qui est munie, près de cette extrémité, d'ouvertures latérales 16
Pour l'allumage du brûleur, on peut, par exemple, dater- miner la vaporisation de l'eau contenue dans le tube 2 et la chaudière 1 par chauffage de cette dernière à l'aide d'une source de chaleur auxiliaire, par exemple à l'aide de gaz arrivant par une tubulure 17 qui débouche au voisinage de l'undes orifices 16. Lorsque le brûleur est en marche, la flamme qu'il produit, vient au contact de la raroi interne de la chaudière 1, l'eau, qui se trouve dans cette dernière, étant ainsi chauffée et vapo- risée.
La valeur produite, à une pression qui ne peut être supé- rieure à celle de l'eau d'alimentation, soit 200 gr/cm2 environ, est surchauffée dans le serpentin 12 et s'échappe par l'ajutage 13 de la tubulure 5 en entraînant sous forme d'un brouillard ex- trêmement ténu le combustible qui se mélange à l'air pénétrant par les ouvertures 10 de la chemise 9.
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Le régime de marche de la pulvérisation est réglé auto- matiquement, comme pour le brûleur représenté à la figure 1. En effet, la niasse d'eau contenue dans le tube 2 est hors de la zone de feu, et, si un excès de production de valeur a tendanoe à s'a- morcer, l'eau est légèrement refoulée dans une zone plus froide et une position d'équilibre se détermine facilement d'elle-même.
D'autre' part, le dispositif conforme à l'invention permet, sans complication de tuyauteries, de maintenir la zone dans laquelle se trouve la vapeur à une température très élevée, en assurant ainsi, de façon très simple, la production nécessaire de valeur très surchauffée.
Comme il a été dit plus haut. on pourrait faire arri- ver Par la tubulure 2 non de l'eau, mais un combustible plus lé- ger que celui arrivant nar la tubulure 14 ou encore le même que ce dernier. On pourrait faire arriver par exemple de l'essence en 2 et du fuel-oil en 14, ou du fuel-oil à la fois en 2 et on 14.
Le dispositif représenté aux figures 3 et 4 comporte une chambre de valorisation constituée par une enceinte allongée verticale 21 traversée à sa partie haute par un tube de flamme 22, fixé à l'extérieur de la chambre de combustion sur la -oaroi 23 de celle-ci.
Le tube de flamme porte à une de ses extrémités une chemise cylindrique 24 munie d'ouvertures latérales 25 destinées à l'entrée de l'air de combustion. Le brûleur 26 est fixé dans l'axe de la chemise 24 à une distance suffisante de l'enceintel pour que la flamme soit suffisamment développée dans le s sections du tube de flammes situées dans la dite enceinte.
Le dispositif est alimenté en liquide à vaporiser par le tube 27 qui débouche dans la partie basse de l'enceinte 21.
La -crise de vapeur s'effectue à la partie haute de la dite
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enceinte 21 par un tube 28 lequel est relié par un surchauffeur placé dans la chambre de combustion, et non représentée au tube 29 d'alimentation du brûleur.
Le brûleur représenté est un brûleur à pulvérisation par vapeur d'eau, la chambre 21 est donc alimentée en eau à pression constante et le brûleur est alimenté en combustible -par un tube 30.
L'enceinte 21 est fermée à sa partie basse par une pla- que 31 amovible pour permettre l'enlèvement du tartre produit pendant le fonctionnement.
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"Burners for liquid fuels such as fuel oil."
At the present time there are burners using liquid fuels, such as fuel oil, in which a part of the calories produced by the combustion is used to gasify the fuel or else to produce water vapor. low pressure and superheated, which is then used to atomize said fuel.
In order to obtain stable operation of burners of this type, it is necessary for the vaporization to take place at constant pressure and therefore for the vaporization pressure to be automatically adjusted to a defined value. When the vaporization chamber is supplied by a constant pressure source and the liquid contained in the vaporization chamber can be discharged from the vaporization chamber to the source when the vapor pressure in said chamber exceeds the pressure of supply, a first adjustment element of said Dression is obtained. However, the pressure control thus obtained is insufficient because the vapor pressure depends on the temperature of the hottest point of the liquid mass.
As long as it remains
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A liquid mass at a point at a temperature greater than that corresponding to a voltage equal to the stabilization pressure, this mass vaporizes by pushing the liquid to be vaporized very far. When all this mass is vaporized the yield drops sharply, which causes an influx of cold liquid. This results in pressure oscillations that are harmful to the operation of the burner.
It is therefore essential that between the point of arrival of the liquid in the vaporization chamber and the point of departure of the value, there is a temperature gradient varying continuously and that the liquid contained in the said chamber is fed. under constant pressure equal to the burner operating pressure, can be discharged. Above all, it is essential that a liquid pocket cannot form at a point which can be brought, during operation, to a temperature corresponding to a voltage of the liquid higher than the operating pressure of the burner.
Burners have already been proposed which satisfy this principle and consist of a tube-boiler, inclined, connected on the one hand at its low point, placed outside the flame, to a liquid inlet pipe and on the other hand at its highest point, placed in the flame zone at a nozzle bringing the steam to a nozzle or a sprayer. But this boiler tube located in the burner flame is quickly deteriorated and moreover, for high power boilers, it may not have a sufficient heating surface.
The present invention relates to a burner which avoids this drawback. This burner basically comprises an elongated enclosure vertically traversed at its top part so as to form an annular boiler by a flame tube in the burner.
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which develops the flame of the burner which is directed axially towards one end of this tube, the other end of which opens into the combustion chamber, a tube for supplying steam to the burner connecting the latter to the upper part of the said enclosure and the constant pressure feed oanalisation of the vaporization chamber, opening out at the lower part thereof, this lower part being placed outside the combustion chamber.
The chamber may be constituted by an annular boiler placed inside the combustion chamber near a wall thereof and connected to its base with an inclined tube, the lower end of which is 6, outside the combustion chamber, this tube being long enough so that its lower end is during operation at a temperature below 100 0.
It is also possible to use as a vaporization chamber an elongated enclosure placed vertically outside the combustion chamber and contiguous to one of the walls thereof.
When the boiler is connected to a nozzle, it is supplied with fuel and the burner is self-vaporizing. When the boiler is connected to a sprayer, it can be supplied with water or any other easily vaporizable liquid and the fuel is drawn into the sprayer by the vapor produced. The flame tube can be extended at its end near the sprayer up to the latter and fitted with side openings for the intake of combustion air.
As easily vaporizable liquid, it is possible to use, for example, to feed the boiler in the case of the fuel supply by a pulverizer, either a lighter fuel than that which is intended to be pulverized, or the same fuel as the latter. In the first case, the start is @
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faster, no scaling occurs and the salinity is increased. In the second, the advantages of self-vaporization are combined with those of spraying, avoiding having to vaporize all of the fuel to be burned, which reduces the risks of the boiler being obstructed by residues. of distillation.
Due to the constitution and the space occupied by the vaporization chamber, the upper part of the latter, next to the flame tube, is brought to high temperature while its lower part, the lower part of the enclosure or the lower end. of the tube is maintained substantially at ambient temperature or at least below the vaporization temperature at normal pressure of water or fuel.
Three embodiments of the burner according to the invention have been shown in the accompanying drawings.
In these drawings:
Fig. 1 is an axial vertical section of a first embodiment of the ation;
Fig. 2 is a similar view of a second embodiment;
Fig. 3 is a similar view of a third embodiment; Fig. is a section through IV-IV of fig. 3.
As shown in FIG. 1, the burner comprises an annular boiler 1 of horizontal axis connected to its with a tubing 3 at the base by a fuel feed tube on which is interposed a valve. adjustment 4.
The boiler 1 is connected at its upper part to a pipe 5 at the end of which is screwed a plug 6 pierced with a calibrated orifice 7 located substantially in the axis of
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the boiler., It is fixed to the furnace by means of a plate 8 and the injector is also fixed to this plate by a cylindrical jacket 9 provided with a lateral opening 10 intended for the inlet of the combustion air .
To operate the burner, we start by heating the part of the latter located inside the fireplace using asbestos tow soaked in fuel.
When the tubes are hot, the valve 4 is opened slightly. The fuel rises slowly in tube 2 and reaches the boiler where its normal level is shown at 11 and in which it vaporizes. The fuel gas thus formed escapes under low pressure through orifice 7, mixes with the combustion air which has passed through openings 10 and begins to burn in the vicinity of the walls of the boiler. The flame thus produced as well as the heat radiated by the spariois of the hearth maintains the vaporization of the fuel in the boiler.
The speed of recovery depends on the level of the liquid in the boiler. If an excess of recovery occurs as a result of too violent operation of the burner, the overpressure caused by this excess of vaporization has the effect of pushing the fuel level out of the said boiler to the bottom of the tube 2, it is that is to say in a cold zone, which thus automatically moderates the vaporization and, therefore, the operating speed of the burner, which is thus automatically regulated.
The burner shown in Figure 2 also includes an annular boiler 1 with a horizontal axis, but the latter is supplied by the pipe 3 is vaporizable fuel which may or may not be the same as that to be sprayed, either water, the vapors of one or the other playing the role of spraying fluid.
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The upper part of boiler 1 is connected by a snake!:. 12 placed partially in the flame of the burner to a pipe 5 terminated by a nozzle 13 into which opens a pipe 14 for the fuel inlet.
The tube 12, subjected directly to the high temperatures of the hearth, is intended to play the role of superheating the vaporizing fluid and can be suppressed when the atomizing fluid is not water vapor The fuel is supplied by the tube 14 under the oression simply necessary for its flow, the tank being for example slightly loaded with respect to the sprayer The water on its side is brought under a pressure of approximately 200 gr / cm2 to the boiler and its level in this during normal burner operation is indicated in 10.
The boiler is surrounded by a cylindrical casing 15, one end of which is fixed to the plate 8 and which is provided, near this end, with side openings 16
For the ignition of the burner, it is possible, for example, to date the vaporization of the water contained in the tube 2 and the boiler 1 by heating the latter using an auxiliary heat source, for example using gas arriving through a pipe 17 which opens in the vicinity of one of the orifices 16. When the burner is on, the flame which it produces comes into contact with the internal raroi of the boiler 1, the water, which is in the latter, thus being heated and vaporized.
The value produced, at a pressure which cannot be higher than that of the feed water, ie approximately 200 gr / cm2, is overheated in the coil 12 and escapes through the nozzle 13 of the tubing 5. by entraining in the form of an extremely fine mist the fuel which mixes with the air entering through the openings 10 of the jacket 9.
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The spraying speed is regulated automatically, as for the burner shown in FIG. 1. In fact, the mass of water contained in tube 2 is outside the fire zone, and, if an excess of production of value tends to fragment, the water is slightly forced back into a colder zone and a position of equilibrium is easily determined by itself.
On the other hand, the device according to the invention allows, without complication of piping, to maintain the zone in which the steam is located at a very high temperature, thus ensuring, in a very simple way, the necessary production of value. very overheated.
As it was said above. it would be possible to bring through the pipe 2 not water, but a lighter fuel than that arriving through the pipe 14 or even the same as the latter. For example, gasoline could be supplied at 2 and fuel oil at 14, or fuel oil at both 2 and 14.
The device shown in Figures 3 and 4 comprises a recovery chamber formed by an elongated vertical enclosure 21 crossed at its upper part by a flame tube 22, fixed outside the combustion chamber on the -oaroi 23 thereof. this.
The flame tube carries at one of its ends a cylindrical jacket 24 provided with side openings 25 intended for the inlet of the combustion air. The burner 26 is fixed in the axis of the jacket 24 at a sufficient distance from the enclosure for the flame to be sufficiently developed in the sections of the flame tube located in said enclosure.
The device is supplied with liquid to be vaporized through tube 27 which opens into the lower part of enclosure 21.
The vapor-crisis takes place at the upper part of the said
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enclosure 21 by a tube 28 which is connected by a superheater placed in the combustion chamber, and not shown to the tube 29 for supplying the burner.
The burner shown is a steam atomization burner, the chamber 21 is therefore supplied with water at constant pressure and the burner is supplied with fuel - by a tube 30.
The enclosure 21 is closed at its lower part by a removable plate 31 to allow the removal of scale produced during operation.