EP4053392A1 - Procédé et dispositif de traitement du combustible gaz naturel d'une chaudière ou d'un moteur industriel - Google Patents

Procédé et dispositif de traitement du combustible gaz naturel d'une chaudière ou d'un moteur industriel Download PDF

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EP4053392A1
EP4053392A1 EP22159697.6A EP22159697A EP4053392A1 EP 4053392 A1 EP4053392 A1 EP 4053392A1 EP 22159697 A EP22159697 A EP 22159697A EP 4053392 A1 EP4053392 A1 EP 4053392A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
pipe
mixture
oxidant
permanent magnets
Prior art date
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Pending
Application number
EP22159697.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Christian HAON
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Cofex
Original Assignee
Cofex
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M27/00—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like
    • F02M27/04—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by electric means, ionisation, polarisation or magnetism
    • F02M27/045—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by electric means, ionisation, polarisation or magnetism by permanent magnets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K17/00—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant
    • F01K17/02—Using steam or condensate extracted or exhausted from steam engine plant for heating purposes, e.g. industrial, domestic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01K7/36—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being of extraction or non-condensing type; Use of steam for feed-water heating the engines being of positive-displacement type
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
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    • F23K5/08—Preparation of fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2300/00—Pretreatment and supply of liquid fuel
    • F23K2300/10—Pretreatment
    • F23K2300/101—Application of magnetism or electricity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
    • F24H1/41—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes in serpentine form

Definitions

  • the subject of the invention is a device for processing the natural gas fuel of a boiler. It also relates to a boiler equipped with such a device as well as a process for treating the natural gas fuel of a boiler.
  • the invention relates to the field of industrial boilers and motors, namely devices, regardless of their size and power (so-called individual-type or industrial-type boilers), making it possible to continuously transfer thermal energy to a heat transfer fluid, most generally water.
  • the boilers considered in the context of the present invention advantageously operate with a natural gas fuel because these two types of fuel are those most commonly used at present, but another combustible fluid such as, for example, petroleum gas can be considered.
  • liquefied gas (LPG), Liquefied Natural Gas (LNG), biomethane or another type of hydrocarbon and biofuel can be considered.
  • LPG liquefied gas
  • LNG Liquefied Natural Gas
  • biomethane another type of hydrocarbon and biofuel.
  • the present invention applies regardless of the nature of the fuel and is therefore not limited to the latter.
  • the fuel can be liquid or gaseous so that it is designated by the expression “combustible fluid”.
  • the so-called magnetic portion through which the fuel passes does not have an optimized configuration so that its effectiveness, in terms of improving the combustion properties of the fuel, is mediocre.
  • this magnetic portion alone does not make it possible to improve other properties and characteristics of the fuel-oxidant mixture such as thermoluminescence and the radiation of the flame, or even the reduction of nitrogen oxides, as well as the increase the partial pressure of the combustion water vapor to increase condensation techniques allowing the formation of carbonic acid limiting the rate of CO 2 .
  • the applicant thus intends to remedy the shortcomings of current processes and equipment by proposing a natural gas fuel treatment device optimized mainly in terms of thermal efficiency and harmful gas or solid emissions, while being simple and quick to implement on existing facilities.
  • Natural gas or fossil gas, is a gaseous mixture of hydrocarbons consisting mainly of methane (quantity of methane CH 4 at least equal to 95% of the gaseous mixture of hydrocarbons).
  • the processing device according to the invention can be mounted as a branch on a fuel transport pipe or replace a portion of this pipe.
  • the processing device according to the invention can be adapted to so-called 1/1000 th gas distribution cylinders.
  • the magnetic field encountered by the fuel-oxidant mixture within the central body is not constant due to the sinuous or sinusoidal path of the mixture, the latter being constrained in its path by the fluidic flow disturbers.
  • the combustion of the fuel is improved in a very significant way, which increases the performance of the boiler by at least 20%.
  • the convection is greatly accelerated while that the dew point is also increased - at a temperature of at least 65°C instead of conventionally 55°C - so that it is easier to condense the combustion water vapor (boiler condensation) when the ambient temperature is cold (typically in winter) - due to the fact that in the fumes, the partial pressure of water vapor increases, favoring condensation techniques.
  • the dew point value increases, it favors the coverage of the condensation technique over the entire heating period, in particular for networks equipped with radiators.
  • the device according to the invention makes it possible to modify the thermoluminescence properties of the flame, to increase the radiation of the flame, to improve the heat exchanges by radiation, to reduce the nitrogen oxides (NO x ) by at least 20%, to eliminate solid and gaseous unburnt matter, to promote the phenomena of recovery by condensation of combustion water vapour, particularly for natural gas, and to reduce energy consumption.
  • NO x nitrogen oxides
  • an advantage of the device according to the present invention lies in the increase in reaction speeds, the reduction of gaseous unburnt matter in the case of the use of natural gas and of solid unburnt matter in the case of the use of a other liquid hydrocarbon, for example an LNG or an LPG, Biomethane and biofuel.
  • One of the notable features of the object of the invention lies in the fact of being able to have a large magnetic surface in contact with the gaseous mixture constituted by way of example, for 132 liters of gaseous mixture, of 106 liters of gas natural (CH4) and 26.5 liters (I) of oxygen.
  • This gaseous volume is in direct contact without interface, in a turbulent movement with a magnetic surface of 27.40 dm 2 (square decimeter).
  • This allows a contact of 4.8 I of gaseous mixture for 1 dm 2 of magnetic surface which is a very high ratio compared to the state of the art (to gather molecules atom by atom, to domesticate photons).
  • tubing and “conduit” is understood to mean in connection respectively with the inlet or outlet tubing and the central body, a pipe, channel, pipe, conduit or the like whose only function aims to transport and direct hermetically, advantageously adiabatically, the fuel or the fuel-combustion.
  • fluid flow disturbers means at least two elements, preferably at least three elements, arranged perpendicularly - right angle +/- 20° - with respect to the longitudinal axis x'x of the pipe , two of said consecutive elements being arranged in opposition, that is to say extending close to wall zones of the pipe of the central body opposite with respect to the axis x'x so that the combustible-combustive fluid must follow an S-shaped path to circumvent these two successive elements.
  • the result of the flow of the fuel-oxidant mixture over or against the fluidic flow disturbers consists of a sinusoidal or at least partly sinusoidal path.
  • a representation of such a path or sinusoidal path of the fuel-oxidant mixture is particularly illustrated in the figure 6 annexed.
  • permanent magnet means the current or common meaning given to the term magnet, namely an object made of a hard magnetic material, that is to say whose remanent magnetization and coercive field are big.
  • linear axis of symmetry of the pipe is understood to mean that the line x'x extends in the axis of geometric linear symmetry of the pipe, that the latter advantageously has a circular section, or possibly a square or rectangular section.
  • oxidizer means a chemical substance which has the property of allowing the combustion of a fuel. This is why once the dioxygen has been injected into the fuel, this mixture is referred to as “fuel-oxidant”, the oxidant being formed by the injected oxygen.
  • the pipe of the central body consists of a metal pipe.
  • the fluidic flow disturbers are advantageously made of metal and it is possible to envisage that the conduit of the central body and the fluidic flow disturbers are made of the same material.
  • metal and “metallic” refer in the context of the present invention to any pure metal or to any type of metal alloy.
  • the fluidic flow disturbers extend substantially perpendicularly with respect to the x'x axis, ie at an angle of +/-20° with respect to the perpendicular.
  • the proportion of oxidant in the fuel-oxidant mixture is between 18% and 22% by weight of the mixture.
  • the boiler burner or the engine injection device and its air supercharging generally automatically regulate the supply of air necessary for combustion.
  • the regulator of the burner of the boiler or of the industrial engine must a priori achieve a much lower air supply, given the fact that the fuel-oxidant mixture is loaded with oxygen.
  • the permanent magnets are at least five, preferably the number of permanent magnets is equal to five or eight.
  • the permanent magnets are fixed to the fluidic flow disturbers.
  • this embodiment corresponds more precisely to the second embodiment represented on the figures 4 to 8 , although in the first embodiment, it can also be provided that the magnets are fixed to the fluid flow disturbers.
  • the permanent magnets consist of ferrite.
  • ferrite is understood as a mixture of mixed oxides of a divalent metal and iron.
  • the ferrite can consist of an iron oxide Fe 2 O 3 XO where X: manganese, zinc, cobalt, nickel, etc....
  • two consecutive permanent magnets are arranged in opposition on either side of the longitudinal axis x'x.
  • This embodiment corresponds to the second embodiment illustrated in the appended figures 4 to 8.
  • two consecutive permanent magnets are arranged one after the other along the longitudinal axis x'x.
  • the two permanent magnets can be replaced by a single magnet long enough to form the length of the two magnets placed end to end.
  • the invention as mentioned in its broadest scope - corresponding to claim 1 - includes the case where these two magnets are replaced by a single magnet, considering that it is much easier to obtain two magnets, to be placed end to end, than a single magnet necessarily of a fairly large length.
  • the inlet pipe and the outlet pipe are equipped with valves authorizing, or not, the passage of the fuel and the fuel-oxidant respectively.
  • the invention also relates to a boiler or industrial engine, comprising a pipeline for transporting a natural gas fuel and a burner, or an injection device in the case of the industrial engine, respectively burning said fuel so as to heat a fluid coolant or driving an alternator with a cogeneration device, such as for example water, characterized in that a treatment device according to one of the preceding claims is mounted, as a branch on the pipeline for transporting the aforesaid fuel or replacing a portion of said pipeline for transporting the aforesaid fuel, so that the outlet pipe of the processing device is connected to the aforesaid burner or of the injection device.
  • cogeneration device means an installation that simultaneously produces heat (heating and domestic hot water) and electricity from the same energy source.
  • the figure 1 and 2 illustrate an embodiment of a permanent magnet 1 and fluidic flow disturbers 2.
  • the natural gas fuel processing device comprises two permanent magnets 1 arranged in series, one following the other parallel to the longitudinal axis of symmetry x'x of the pipe 3 of the central body 4.
  • the permanent magnets 1 have the shape of a cylinder and can have a length of between 10 centimeters (cm) and 50 cm, with a diameter between 1 cm and 4 cm.
  • Each magnet 1 is mounted in a comb which forms the structure of the fluid flow disturbers 2.
  • This comb advantageously made of stainless metal, comprises a circular base 10 from which extend two arms 11 extending longitudinally, along the axis x'x, opposite one another from or on the base 10.
  • On each of these two arms 11 are present hemispherical extensions 2 each connecting the two arms 11.
  • two consecutive hemispherical extensions 2 are present on an opposite hemisphere 2 so that there is, in the length of the two permanent magnets 1, a first extension 2 extending over a first hemispherical side then a second extension extending over a second hemispherical side so that the succession of extensions 2 extends opposite one to the next.
  • the fluidic flow disturbers are indifferently designated as their function within the scope of the invention or their particular structures, according to the two embodiments chosen to illustrate the processing device according to the invention, by the reference number 2.
  • Each arm 11 also has openings 15 intended to allow the passage of the combustible-combustive fluid. These openings 15 in the arms 11 contribute with the extensions 2 to disturb the longitudinal flow of the fuel-oxidizer fluid so that the latter mixes optimally while being subjected to the magnetic field generated by the permanent magnets 1. In doing so, the fuel-oxidizer mixture is subjected to a non-constant magnetic field insofar as this magnetic field decreases as one moves away from the magnets 1 and on the contrary increase when approaching the latter 1.
  • the function of the fluidic flow disturbers 2 is to constrain, by their arrangements perpendicular to the longitudinal axis x'x corresponding substantially to the path or to the stroke normal flow of the fuel-oxidant fluid, the fuel-oxidant mixture has a sinusoidal path, at least over a portion of the central body 4, preferably over a plurality of portions of the central body 4. relative to the combustible-combustive fluid, its path/course in the absence of the obstacles constituted by the fluidic flow disturbers 2, and in the absence of the fluidic flow disturbers 2, the path or the course of the fuel-combustive mixture would follow without any deviation a direction parallel to the longitudinal axis x'x.
  • the fuel-oxidant mixture being subjected to this non-uniform or non-constant magnetic field the rotational properties of the outer layer of the hydrocarbon fuel molecule, in liquid or gaseous form, are modified and increase the reactivity of the fuel.
  • the magnetic field generated in the treatment device according to the invention modifies the hydrogen atom of the fuel, from a stable initial state to an unstable, more energetic state, giving it the ability to attract more oxygen to it. .
  • the most energetic state of rotation of the hydrogen molecule is characterized by a high electric potential which attracts the oxygen atoms.
  • Such an improvement in oxidation substantially increases the efficiency of combustion at the burner or of the injection device of the industrial engine.
  • the permanent magnets 1 used in the context of the present invention have a magnetic induction at their surface of at least 0.2 Tesla, preferably of at least 0.3 Tesla.
  • each permanent magnet 1 is respectively inserted in a comb as described above so that the fluidic flow disturbers 2 are arranged around, circumferentially, each magnet 1.
  • the fuel-oxidizer mixture flows between the communication orifice 19 of the inlet pipe 20 and the communication orifice 21 of the outlet pipe 22, between the permanent magnets 1 and the internal wall 3 of the central body 4.
  • the oxygen is injected into the fuel at the level of the inlet pipe 20, for example via the orifice point 23, thanks to a reserve of oxygen, not shown in the appended figures. It is important that the injection of oxygen be carried out before or at the latest when the fuel-oxidizer mixture enters the zone of the magnetic field of the central body 4 so that the latter acts well, over its entire length, on the fuel-oxidant mixture. This is why it is possible for the injection of dioxygen to be carried out in the inlet pipe 20 or close to the inlet pipe 20 in, or at the level of the central body 4.
  • the inlet 20 and outlet 22 pipes extend perpendicular to the central body 4 but it is possible to envisage these pipes 20, 22 extending in the longitudinal axis x'x of the central body 4 when the treatment device according to the invention replaces a portion of a fuel transport pipe 30, instead of forming a bypass or by-pass as illustrated in the picture 3 .
  • the inlet 20 and outlet 22 pipes each comprise a valve 31 making it possible to control the circulation, or even the flow rate, of combustible or fuel-combustive fluid circulating via the treatment device according to the invention.
  • the two permanent magnets 1 are arranged one after the other, along the x'x axis, and the fuel-oxidant mixture circulates between the magnets 1 and the wall 3 of the central body 4, the magnets 1 resting in the central body 4 carried by the hemispherical extensions 2 forming the fluid flow disturbers, the latter 2 contacting the wall 3 of the central body 4.
  • the fuel-oxidant mixture is sent to the burner of the boiler or the injection device of the industrial engine, resuming its course in the fluid transport pipe 30 of the boiler or the engine in the execution mode illustrated in the picture 3 .
  • the figures 4 to 8 illustrate a second embodiment of the processing device according to the invention.
  • the fluid flow disturbers 2 consist of a plurality of plates, always extending perpendicularly to the longitudinal axis of symmetry x'x of the central body 4 or of the pipe 3 not visible on the figure 4 and 5 .
  • the central body 4 here comprises a metal cylinder 3, the fluidic flow disturbers 2 cover at least 60%, preferably at least 70%, of the area of a section of the metal cylinder 3 so that the combustible- oxidant flows along a path or path having a plurality of sinusoids or sinusoidals, as can be seen on the figure 6 .
  • the cylindrical section 3 is particularly adaptable to so-called 1/1000 th gas distribution cylinders.
  • the fluidic flow disturbers 2 comprise seven perpendicular plates. These plates are fixed on a rod 40 so as to be removably mounted in the central body 4 so that the fluidic flow disturbers 2 can be removed, for example to change a permanent magnet 1 or even to clean all or part of the fluid flow disturbers 2 and magnets 1.
  • each plate forming the fluid flow disturbers 2 carries or fixes a permanent magnet 1.
  • two consecutive permanent magnets 1 are located respectively in opposition, on either side of the median plane passing through the line of symmetry x'x of the central body 4 or of the pipe 3.
  • two consecutive magnets 1 are located above and below this line of symmetry x'x, as illustrated in the figure 6 .
  • the central body here comprises a metallic cylindrical pipe 3 forming the outer wall housing the fluid flow disturbers 2 and the permanent magnets 1 for the circulation of the fuel-oxidant mixture.
  • This central body 4 has a side opening 50, which can be closed using a hermetic door 51.
  • This hermetic door 51 can, in particular with regard to safety considerations, be replaced by a sealed domed bottom.
  • This opening 50 allows the removal and insertion of fluidic flow disruptors 2 and magnets 1, if necessary.
  • the opening 50 can be closed off by an identical end portion 53, the latter 53 being simply bolted or screwed once the fluidic flow disturbers 2 have been introduced and placed in the central body 4.
  • the shape and dimensions of the closing portion of the opening 50 are variable and depend on the design of the central body 4 or more simply on the design desired to close this opening 50.
  • the central body 4 is crossed by the inlet pipe 20 at one end and by the outlet pipe 22 at the other end.
  • the inlet pipe 20 comprises an opening 23 adapted to be connected to a pipe or the like distributing oxygen from a dedicated reserve, not shown in the appended figures.
  • the central body 4 comprises a support 55, here consisting of two feet of L-section, making it possible to fix the central body 4 to the ceiling of the technical room or the like, not visible in the appended figures.
  • the fluid flow disturbers 2 represented on the figure 4 and 5 extend over a total length of between 60 cm and 1 meter for a unit diameter (that is to say for each fluid flow disturber 2) of between 20 cm and 50 cm.
  • these dimensions are a function of the flow rate of the fuel-oxidant mixture, that is to say the dimensioning and the capacities of the boiler or of the injection device of the industrial engine considered. It may be noted that the sizing examples presented here apply advantageously to so-called individual boilers for collective housing, but the invention finds application to boilers of the industrial type or industrial engines which generally have dimensions and a capacity more important.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de traitement d'un combustible gaz naturel d'une chaudière ou d'un moteur industriel, ledit dispositif comportant une tubulure d'entrée (20) du combustible, une tubulure de sortie (22), une réserve en dioxygène de manière à injecter du dioxygène dans le combustible de sorte à former un mélange combustible-comburant, un corps central (4), situé entre la tubulure d'entrée et la tubulure de sortie, comportant une conduite (3), avantageusement cylindrique à paroi métallique, s'étendant longitudinalement et possédant un axe de symétrie linéaire x'x, transportant le mélange combustible-comburant jusqu'à la tubulure de sortie, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des perturbateurs d'écoulement fluidique (2), disposés dans la conduite (3), perturbant l'écoulement du mélange combustible-comburant pour former, sur au moins une portion de la conduite (3), un parcours sinusoïdal du mélange combustible-comburant et au moins deux aimants permanents (1) fixés dans la susdite conduite (3), les deux aimants étant disposés en série suivant l'écoulement du mélange combustible-comburant.

Description

    Domaine technique.
  • L'invention a pour objet un dispositif de traitement du combustible gaz naturel d'une chaudière. Elle concerne également une chaudière équipée d'un tel dispositif ainsi qu'un procédé de traitement du combustible gaz naturel d'une chaudière.
  • L'invention se rapporte au domaine des chaudières et moteurs industriels, à savoir des appareils, quelle que soient leur dimension et leur puissance (chaudières dites de type individuel ou de type industriel), permettant de transférer en continu de l'énergie thermique à un fluide caloporteur, le plus généralement de l'eau.
  • Les chaudières considérées dans le cadre de la présente invention fonctionnent avantageusement avec un combustible gaz naturel car ces deux types de combustibles sont ceux le plus communément utilisés à l'heure actuelle mais on peut envisager un autre fluide combustible tels que par exemple le gaz de pétrole liquéfié (GPL), le Gaz Naturel Liquéfié (GNL), biométhane ou encore une autre nature d'hydrocarbure et biocarburant. Ainsi, la présente invention s'applique quel que soit la nature du combustible et n'est donc pas limitée à ce dernier. De la même manière, le combustible peut être liquide ou gazeux de sorte qu'on le désigne par l'expression de « fluide combustible ».
    • Etat de la technique.
  • Dans un souci de maitrise de la consommation énergétique, le contrôle et l'optimisation de la combustion des chaudières et moteurs suralimentés sont aujourd'hui une priorité afin d'atteindre plusieurs objectifs, à savoir augmenter le rendement de la combustion, régler les problèmes de stabilisation de la flamme, éviter l'apparition d'instabilités de combustion et réduire l'émission des gaz polluants.
  • A l'heure actuelle, il existe deux grands axes dans le contrôle de l'écoulement des combustibles et comburants, à savoir le contrôle passif et le contrôle actif :
    • le contrôle passif consiste à modifier la géométrie ou le dimensionnement du brûleur affectant la dynamique de l'écoulement pour contrôler la combustion et pour les moteurs thermiques avec préchambre ou injection directe ;
    • le contrôle actif consiste en un apport d'énergie externe à travers des actionneurs tout en conservant la géométrie du brûleur.
  • Il est connu pour améliorer le rendement d'une chaudière d'injecter un flux de dioxygène dans le combustible pour former un mélange combustible-comburant favorisant la combustion du combustible et donc le rendement de la chaudière.
  • On connaît aussi dans l'état de la technique le document US 20180363542 qui décrit un dispositif permettant d'enrichir un gaz combustible pour améliorer une réaction de combustion. Un tel dispositif comporte une portion cylindrique aimantée dans laquelle circule le gaz combustible de manière à magnétiser le gaz de sorte que ce dernier produit, grâce à cette magnétisation, une réaction de combustion améliorée.
  • Enfin, on connaît le document WO 1989000451 qui décrit un système sensiblement équivalent à celui décrit dans le document US 20180363542 avec un combustible consistant en un hydrocarbure.
  • Dans ces deux documents de l'état de la technique, la portion dite magnétique traversée par le combustible ne présente pas une configuration optimisée de sorte que son efficacité, en termes d'amélioration des propriétés de combustion du combustible, est médiocre. De plus, cette seule portion magnétique ne permet pas d'améliorer d'autres propriétés et caractéristiques du mélange combustible-comburant telles que la thermoluminescence et le rayonnement de la flamme, ou encore la réduction des oxydes d'azote, ainsi que l'accroissement de la pression partielle de la vapeur d'eau de combustion pour accroitre les techniques de condensation permettant une formation d'acide carbonique limitant le taux de CO2.
  • C'est pourquoi il est souhaitable de disposer d'un dispositif de traitement du combustible gaz naturel d'une chaudière bien plus performante (rendement de chauffe plus élevé) ou d'un moteur industriel associant avantageusement la technique d'injection de dioxygène à la présence d'un champ magnétique spécialement adapté, tout en étant facilement adaptable ou montable sur les chaudières existantes de manière à équiper ces dernières et à assembler facilement des chaudières neuves ou des moteurs thermiques conformes à l'objet de l'invention.
  • La demanderesse entend ainsi remédier aux lacunes des processus et équipements actuels en proposant un dispositif de traitement du combustible gaz naturel optimisé principalement au niveau du rendement thermique et des rejets de gaz ou solides néfastes, tout en étant simple et rapide à mettre en œuvre sur des installations existantes.
  • On connait également le document EP 2388466 qui peut constituer un document de l'état de la technique le plus proche.
    • Présentation de l'invention.
  • L'invention concerne ainsi un dispositif de traitement d'un combustible gaz naturel d'une chaudière ou d'un moteur industriel, le dispositif étant destiné à être monté sur une canalisation de transport du combustible, ledit dispositif comportant :
    • une tubulure d'entrée du combustible ;
    • une tubulure de sortie ;
    • une réserve en dioxygène de manière à injecter du dioxygène dans le combustible de sorte à former un mélange combustible-comburant ;
    • un corps central, situé entre la tubulure d'entrée et la tubulure de sortie, comportant une conduite, avantageusement cylindrique à paroi métallique, s'étendant longitudinalement et possédant un axe linéaire de symétrie x'x, transportant le mélange combustible-comburant jusqu'à la tubulure de sortie.
  • Le dispositif selon l'invention se caractérise en ce qu'il comprend en outre :
    • des perturbateurs d'écoulement fluidique, disposés dans la conduite, perturbant l'écoulement du mélange combustible-comburant pour former, sur au moins une portion de la conduite, un parcours sinusoïdal du mélange combustible-comburant ;
    • au moins deux aimants permanents fixés dans la susdite conduite, les deux aimants étant disposés en série suivant l'écoulement du mélange combustible-comburant ; et
    la réserve en dioxygène étant reliée par un tuyau, pour l'injection du dioxygène, soit au niveau du corps central soit au niveau de la tubulure d'entrée et la proportion de comburant dans le mélange combustible-comburant est comprise entre 10% et 25% en poids du mélange.
  • Le « gaz naturel », ou gaz fossile, est un mélange gazeux d'hydrocarbures constitué principalement de méthane (quantité en méthane CH4 au moins égal à 95% du mélange gazeux d'hydrocarbures).
  • Le dispositif de traitement selon l'invention peut être monté en dérivation sur une canalisation de transport de combustible ou remplacer une portion de cette canalisation. Dans cet esprit, le dispositif de traitement selon l'invention est adaptable sur les bouteilles de distribution de gaz dites du 1/1000ème. Dans la suite, on considère l'insertion du dispositif de traitement sur une installation de chaudière existante mais bien entendu l'installation de chaudière peut comprendre ab initio le dispositif de traitement selon l'invention.
  • Très avantageusement, le champ magnétique rencontré par le mélange combustible-comburant au sein du corps central est non constant du fait du parcours sinueux ou sinusoïdal du mélange, ce dernier étant contraint dans son parcours par les perturbateurs d'écoulement fluidique.
  • La principale conséquence de l'association d'une injection de dioxygène à un champ magnétique en présence des perturbateurs d'écoulement fluidique réside dans une mixtion optimale du mélange combustible-comburant de sorte que ce mélange sort du corps central avec des propriétés physico-chimique parfaitement homogène, non seulement au regard des effets magnétiques liés à son passage dans le champ magnétique mais également du fait de l'ajout d'une certaine quantité de dioxygène.
  • Grâce à ces caractéristiques, la combustion du combustible est améliorée de manière très significative, ce qui accroit la performance de la chaudière d'au moins 20%. En effet, grâce à l'invention, la convection est accélérée grandement tandis que le point de rosée est lui aussi augmenté - à une température d'au moins 65°C au lieu de classiquement 55°C - de sorte qu'il est plus aisée de réaliser une condensation de la vapeur d'eau de combustion (chaudière à condensation) lorsque la température d'environnement est froide (typiquement en hiver) - du fait que dans les fumées, la pression partielle de la vapeur d'eau augmente, favorisant les techniques de condensation. La valeur du point de rosée, en augmentant, favorise la couverture de la technique de condensation sur toute la période de chauffage, notamment pour les réseaux équipés de radiateurs.
  • Le dispositif selon l'invention permet de modifier les propriétés de thermoluminescence de la flamme, d'accroitre le rayonnement de la flamme, d'améliorer les échanges thermiques par rayonnement, de réduire les oxydes d'azote (NOx) d'au moins 20%, de supprimer les imbrulés solide et gazeux, de favoriser les phénomènes de récupération par condensation de la vapeur d'eau de combustion notamment pour le gaz naturel et de réduire les consommations d'énergie.
  • Plus précisément, un avantage du dispositif selon la présente invention réside dans l'augmentation des vitesses de réaction, la réduction des imbrulés gazeux dans le cas de l'utilisation de gaz naturel et des imbrulés solides dans le cas de l'utilisation d'un autre hydrocarbure liquide par exemple un GNL ou un GPL, Biométhane et biocarburant.
  • Une des particularités notables de l'objet de l'invention réside dans le fait de pouvoir disposer d'une grande surface magnétique en contact avec le mélange gazeux constitué à titre d'exemple, pour 132 litres de mélange gazeux, de 106 litres de gaz naturel (CH4) et de 26,5 litres (I) d'oxygène. Ce volume gazeux est en contact direct sans interface, dans un mouvement turbulent avec une surface magnétique de 27, 40 dm2 (décimètre carré). Ceci permet un contact de 4,8 I de mélange gazeux pour 1 dm2 de surface magnétique ce qui est un ratio très important par rapport à l'état de la technique (pour rassembler les molécules atome par atome, domestiquer les photons).
  • Dans la suite, une partie des tests et analyses mises en œuvre par la demanderesse est présentée pour illustrer la définition de l'invention.
  • Dans le cadre de la présente invention, on entend par le terme « tubulure » et « conduit » en lien respectivement avec la tubulure d'entrée ou de sortie et le corps central, un tuyau, canal, canalisation, conduit ou analogue dont la seule fonction vise à transporter et diriger de manière hermétique, avantageusement de manière adiabatique, le combustible ou le combustible-comburant.
  • On entend par l'expression de « perturbateurs d'écoulement fluidique » au moins deux éléments, de préférence au moins trois éléments, disposés perpendiculairement - angle droit +/- 20° - par rapport à l'axe longitudinal x'x de la conduite, deux desdits éléments consécutifs étant disposés en opposition, c'est-à-dire s'étendant à proximité de zones de paroi de la conduite du corps central opposées par rapport à l'axe x'x de sorte que le fluide combustible-comburant doit suivre un trajet en S pour contourner ces deux éléments successifs. C'est pourquoi la résultante de l'écoulement du mélange combustible-comburant sur ou contre les perturbateurs d'écoulement fluidique consiste en un parcours sinusoïdal ou au moins en partie sinusoïdal.
  • Une représentation d'un tel trajet ou parcours sinusoïdal du mélange combustible-comburant est en particulier illustrée sur la figure 6 annexée.
  • On entend par l'expression « en série » en lien avec la disposition des aimants permanents le fait que ces derniers sont agencés l'un après l'autre si l'on considère la direction d'écoulement du mélange combustible-comburant, par opposition à une disposition en parallèle de ces aimants.
  • On entend par l'expression « aimant permanent » le sens courant ou commun donné au terme d'aimant, à savoir un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c'est-à-dire dont l'aimantation rémanente et le champ coercitif sont grands.
  • On entend par l'expression « axe linéaire de symétrie » de la conduite le fait que la ligne x'x s'étend dans l'axe de symétrie linéaire géométrique de la conduite, que cette dernière présente avantageusement une section circulaire, ou éventuellement une section carrée ou encore rectangulaire.
  • Dans le cadre de la présente invention, le terme de « comburant » signifie une substance chimique qui a pour propriété de permettre la combustion d'un combustible. C'est pourquoi une fois le dioxygène injecté dans le combustible, on désigne ce mélange par l'expression de « combustible-comburant », le comburant étant formé par le dioxygène injecté.
  • D'autres caractéristiques avantageuses de l'appareil objet de l'invention sont listées ci-dessous. Chacune de ces caractéristiques peut être considérée seule ou en combinaison avec les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Chacune de ces caractéristiques contribue, le cas échéant, à la résolution de problèmes techniques spécifiques définis plus avant dans la description et auxquels ne participent pas nécessairement les caractéristiques remarquables définies ci-dessus. Ces dernières peuvent faire l'objet, le cas échéant, d'une ou plusieurs demandes de brevet divisionnaires :
  • Avantageusement, la conduite du corps central consiste en une conduite métallique. Les perturbateurs d'écoulement fluidique sont avantageusement en métal et on peut envisager que la conduite du corps central et les perturbateurs d'écoulement fluidique sont réalisés en une même matière. Bien entendu, les termes « métal » et « métallique » renvoient dans le cadre de la présente invention à tout métal pur ou à tous types d'alliage métallique.
  • Avantageusement, les perturbateurs d'écoulement fluidique s'étendent sensiblement perpendiculairement par rapport à l'axe x'x, soit suivant un angle de +/- 20° par rapport à la perpendiculaire.
  • Avantageusement, la proportion de comburant dans le mélange combustible-comburant est comprise entre 18% et 22% en poids du mélange.
  • Le bruleur de la chaudière ou le dispositif d'injection du moteur et sa suralimentation en air régule généralement automatiquement l'apport en air nécessaire à la combustion. Ici, dans le cadre de la présente invention, le régulateur du bruleur de la chaudière ou du moteur industriel devra a priori réaliser un apport en air bien moindre compte tenu du fait que le mélange combustible-comburant est chargé en dioxygène.
  • Selon un mode d'exécution de l'invention, les aimants permanents sont au moins cinq, de préférence le nombre d'aimants permanents est égal à cinq ou à huit.
  • Avantageusement, selon un mode d'exécution, les aimants permanents sont fixés aux perturbateurs d'écoulement fluidique. Ici, ce mode de réalisation correspond plus précisément au second mode d'exécution représenté sur les figures 4 à 8, bien que dans le premier mode d'exécution, on peut également prévoir que les aimants sont fixés aux perturbateurs d'écoulement fluidique.
  • De préférence, les aimants permanents consistent en de la ferrite.
  • Le terme de « ferrite » est compris comme un mélange d'oxydes mixtes d'un métal divalent et de fer. Ainsi, la ferrite peut consister en un oxyde de fer Fe2O3XO où X : manganèse, zinc, cobalt, nickel, etc....
  • Avantageusement, selon un mode d'exécution de l'invention, deux aimants permanents consécutifs sont disposés en opposition de part et d'autre de l'axe longitudinal x'x. Ce mode de réalisation correspond au second mode illustré sur les figures annexées 4 à 8.
  • Avantageusement, selon un autre mode d'exécution de l'invention, deux aimants permanents consécutifs sont disposés l'un à la suite de l'autre suivant l'axe longitudinal x'x.
  • Comme on le verra dans la suite, dans un mode de réalisation de l'invention, représenté sur les figures 1 à 3, on utilise deux aimants permanents disposés l'un à la suite de l'autre suivant l'axe x'x.
  • Bien entendu, dans cette réalisation, les deux aimants permanents peuvent être remplacés par un unique aimant suffisamment long pour former la longueur des deux aimants mis bout à bout. C'est pourquoi uniquement dans ce mode de réalisation où les deux aimants sont mis bout à bout, l'invention telle que mentionnée dans sa portée la plus large - correspondant à la revendication 1 - inclut le cas où ces deux aimants sont remplacés par un unique aimant, étant considéré qu'il est bien plus aisé de se procurer deux aimants, à disposer bout à bout, qu'un unique aimant nécessairement d'une longueur assez importante.
  • Selon une possibilité offerte par l'invention, la tubulure d'entrée et la tubulure de sortie sont équipées de vannes autorisant, ou non, respectivement le passage du combustible et du combustible-comburant.
  • L'invention porte également sur une chaudière ou moteur industriel, comportant une canalisation de transport d'un combustible gaz naturel et un bruleur, ou un dispositif d'injection dans le cas du moteur industriel, brulant respectivement ledit combustible de manière à chauffer un fluide caloporteur ou entrainant un alternateur avec un dispositif de cogénération, tel que par exemple de l'eau, caractérisé en ce qu'un dispositif de traitement selon l'une des revendications précédentes est monté, en dérivation sur la canalisation de transport du susdit combustible ou en remplacement d'une portion de ladite canalisation de transport du susdit combustible, de sorte que la tubulure de sortie du dispositif de traitement est relié au susdit bruleur ou du dispositif d'injection.
  • On entend par l'expression de « dispositif de cogénération » une installation permettant de produire simultanément de la chaleur (chauffage et Eau Chaude Sanitaire) et de l'électricité à partir d'une même source d'énergie.
  • L'invention concerne également un procédé de traitement d'un combustible gaz naturel d'une chaudière ou d'un moteur industriel, comprenant les étapes consistant à :
    • injecter dans le combustible gaz naturel du dioxygène de manière à former un mélange combustible-comburant dans lequel la proportion de comburant est comprise entre 10% et 25% en poids du mélange, de préférence entre 18% et 22% en poids du mélange ; puis
    • soumettre le mélange combustible-comburant, circulant dans un corps central comportant un conduit s'étendant longitudinalement et possédant un axe linéaire de symétrie x'x ;
    • d'une part à un champ magnétique grâce à au moins deux aimants permanents fixés dans la conduite, les deux aimants étant disposés en série suivant l'écoulement du mélange combustible-comburant ; et
    • d'autre part à des perturbateurs d'écoulement fluidique, disposés dans la conduite, perturbant l'écoulement du mélange combustible-comburant pour former, sur au moins une portion de la conduite, un parcours sinusoïdal du mélange combustible-comburant.
    Brève description des figures.
  • D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré qui va suivre, en référence aux dessins annexés, réalisés à titre d'exemples indicatifs et non limitatifs et sur lesquels :
    • [Fig. 1] est une vue en perspective d'un des deux aimants permanents et des perturbateurs d'écoulement fluidique dans un premier mode de réalisation d'un dispositif de traitement d'un combustible gaz naturel d'une chaudière selon l'invention.
    • [Fig. 2] est une vue suivant une perspective différente de la figure 1.
    • [Fig. 3] est une vue en coupe schématique d'un dispositif de traitement d'un combustible gaz naturel, incluant deux aimants permanents tels que représentés sur la figure 1 ou la figure 2, monté en dérivation sur une canalisation de transport de combustible d'une chaudière ou d'un moteur industriel, de sorte que le mélange combustible-comburant, issu du dispositif de traitement selon l'invention, puisse alimenter le bruleur de la chaudière ou le dispositif d'injection du moteur industriel.
    • [Fig. 4] est une vue en perspective des perturbateurs d'écoulement fluidique, selon un deuxième mode de réalisation, sur lesquels sont fixés une pluralité d'aimants permanents.
    • [Fig. 5] est une vue suivant une perspective différente de la figure 4.
    • [Fig. 6] est une vue en coupe schématisant l'écoulement du mélange combustible-comburant, circulant dans un conduit métallique, du fait des perturbateurs d'écoulement fluidique tels que représentés sur la figure 4 ou 5.
    • [Fig. 7] est une vue de côté d'un dispositif de traitement d'un combustible gaz naturel, selon un deuxième mode de réalisation, incluant les aimants permanents et les perturbateurs d'écoulement fluidique, non visibles sur cette figure 7, tels que représentés sur la figure 4 ou la figure 5.
    • [Fig. 8] est une vue de face du dispositif de traitement de combustible gaz naturel représenté sur la figure 7.
    Description des modes de réalisation.
  • Les figures 1 et 2 illustrent un mode d'exécution d'un aimant permanent 1 et des perturbateurs d'écoulement fluidique 2. Dans ce mode d'exécution, le dispositif de traitement d'un combustible gaz naturel comprend deux aimants permanents 1 disposés en série, l'un à la suite de l'autre parallèlement à l'axe longitudinal de symétrie x'x de la conduite 3 du corps central 4. Les aimants permanents 1 ont la forme d'un cylindre et peuvent présenter une longueur comprise entre 10 centimètres (cm) et 50 cm, avec un diamètre compris entre 1 cm et 4 cm.
  • Chaque aimant 1 est monté dans un peigne qui forme la structure des perturbateurs d'écoulement fluidique 2. Ce peigne, avantageusement réalisé en métal inoxydable, comporte une base circulaire 10 d'où s'étend deux bras 11 s'étendant longitudinalement, suivant l'axe x'x, à l'opposé l'un de l'autre depuis ou sur la base 10. Sur chacun de ces deux bras 11 sont présents des extensions hémisphériques 2 reliant chacune les deux bras 11. On note en particulier sur la figure 1 que deux extensions hémisphériques 2 consécutifs sont présents sur un hémisphère 2 opposé de sorte qu'il y a, dans la longueur des deux aimants permanents 1, une première extension 2 s'étendant sur un premier côté hémisphérique puis une deuxième extension s'étendant sur un deuxième côté hémisphérique de sorte que la succession d'extensions 2 s'étend à l'opposé l'une de la suivante. Dans la suite, les perturbateurs d'écoulement fluidique sont indifféremment désignés en tant que leur fonction dans le cadre de l'invention ou leurs structures particulières, selon les deux modes de réalisation choisis pour illustrer le dispositif de traitement selon l'invention, par la référence numérique 2.
  • Chaque bras 11 présente également des ouvertures 15 destinées à autoriser le passage du fluide combustible-comburant. Ces ouvertures 15 dans les bras 11 contribuent avec les extensions 2 à perturber l'écoulement longitudinal du fluide combustible-comburant de sorte que ce dernier se mélange de manière optimale tout en étant soumis au champ magnétique généré par les aimants permanents 1. Ce faisant, le mélange combustible-comburant subit un champ magnétique non constant dans la mesure où ce champ magnétique diminue lorsqu'on s'éloigne des aimants 1 et au contraire augment lorsqu'on se rapproche de ces derniers 1. Les perturbateurs d'écoulement fluidique 2 ont pour fonction de contraindre, de par leurs dispositions perpendiculaires à l'axe longitudinal x'x correspondant sensiblement au trajet ou à la course normale du fluide combustible-comburant, le mélange combustible-comburant présente un parcours sinusoïdal, au moins sur une portion du corps central 4, de préférence sur une pluralité de portions du corps central 4. On entend par l'expression de « course normale » relativement au fluide combustible-comburant son trajet/parcours en l'absence des obstacles que constituent les perturbateurs d'écoulement fluidique 2, et en l'absence des perturbateurs d'écoulement fluidique 2, le trajet ou la course du mélange combustible-comburant suivrait sans aucune déviation une direction parallèle à l'axe longitudinal x'x.
  • On comprend ainsi la fonction principale des perturbateurs d'écoulement fluidique 2, à savoir assurer une bonne mixtion du mélange combustible-comburant d'une part pour obtenir un mélange parfaitement homogène et d'autre part pour soumettre ce mélange combustible-comburant à un champ magnétique quant à lui non-homogène pour le mélange.
  • Le mélange combustible-comburant étant soumis à ce champ magnétique non uniforme ou non constant, les propriétés de rotation de la couche externe de la molécule combustible hydrocarbure, sous forme liquide ou gazeuse, sont modifiées et augmente la réactivité du combustible. Le champ magnétique généré dans le dispositif de traitement selon l'invention modifie l'atome d'hydrogène du combustible, d'un état initial stable à un état instable, plus énergétique, lui conférant la capacité d'attirer à lui plus d'oxygène. En effet, l'état de rotation le plus énergétique de la molécule d'hydrogène est caractérisé par un haut potentiel électrique qui attire les atomes d'oxygène. Une telle amélioration de l'oxydation accroit sensiblement l'efficacité de la combustion au bruleur ou du dispositif d'injection du moteur industriel.
  • Les aimants permanents 1 utilisés dans le cadre de la présente invention présentent une induction magnétique à leur surface d'au moins 0,2 Tesla, de préférence d'au moins 0,3 Tesla.
  • Dans le premier mode de réalisation présenté sur les figures 1 à 3, chaque aimant permanent 1 est inséré respectivement dans un peigne tel que décrit précédemment de sorte que les perturbateurs d'écoulement fluidique 2 sont disposés autour, circonférentiellement, de chaque aimant 1. Le mélange combustible-comburant s'écoule entre l'orifice de communication 19 de la tubulure d'entrée 20 et l'orifice de communication 21 de la tubulure de sortie 22, entre les aimants permanents 1 et la paroi 3 interne du corps central 4.
  • Dans ce mode de réalisation, le dioxygène est injecté dans le combustible au niveau de la tubulure d'entrée 20, par exemple via le point orifice 23, grâce à une réserve de dioxygène, non représentée sur les figures annexées. Il est important que l'injection de dioxygène soit réalisée avant ou au plus tard au moment où le mélange combustible-comburant pénètre dans la zone du champ magnétique du corps central 4 de sorte que ce dernier agisse bien, sur toute sa longueur, sur le mélange combustible-comburant. C'est pourquoi il est possible que l'injection de dioxygène soit réalisée dans la tubulure d'entrée 20 ou proche de la tubulure d'entrée 20 dans, ou au niveau, du corps central 4.
  • On peut noter également que sur la figure 3 les tubulures d'entrée 20 et de sortie 22 s'étendent perpendiculairement au corps central 4 mais on peut envisager que ces tubulures 20, 22 s'étendent dans l'axe longitudinal x'x du corps central 4 lorsque le dispositif de traitement selon l'invention vient remplacer une portion d'une canalisation de transport 30 de combustible, au lieu de former une dérivation ou by-pass comme cela est illustré sur la figure 3.
  • On note également sur la figure 3 que les tubulures d'entrée 20 et de sortie 22 comportent chacune une vanne 31 permettant de contrôler la circulation, voire le débit, de fluide combustible ou combustible-comburant circulant via le dispositif de traitement selon l'invention.
  • Les deux aimants permanents 1 sont disposés l'un à la suite de l'autre, suivant l'axe x'x, et le mélange combustible-comburant circule entre les aimants 1 et la paroi 3 du corps central 4, les aimants 1 reposant dans le corps central 4 portés par les extensions hémisphériques 2 formant les perturbateurs d'écoulement fluidique, ces derniers 2 contactant la paroi 3 du corps central 4.
  • Une fois passé par la tubulure de sortie 22, le mélange combustible-comburant est envoyé vers le bruleur de la chaudière ou le dispositif d'injection du moteur industriel, en reprenant sa course dans la canalisation de transport 30 de fluide de la chaudière ou du moteur dans le mode d'exécution illustré sur la figure 3.
  • Les figures 4 à 8 illustrent un second mode d'exécution du dispositif de traitement selon l'invention. Dans cette variante, les perturbateurs d'écoulement fluidique 2 consistent en une pluralité de plaques, toujours s'étendant perpendiculairement à l'axe longitudinal de symétrie x'x du corps central 4 ou de la conduite 3 non visible sur les figures 4 et 5. Le corps central 4 comprend ici un cylindre métallique 3, les perturbateurs d'écoulement fluidique 2 couvrent au moins 60%, de préférence au moins 70%, de l'aire d'une section du cylindre métallique 3 de sorte que le mélange combustible-comburant s'écoule suivant un trajet ou un parcours présentant une pluralité de sinusoïdes ou sinusoïdales, comme cela est visible sur la figure 6. On notera ici que la section cylindrique 3 est particulièrement adaptable sur les bouteilles de distribution de gaz dites du 1/1000ème.
  • En effet, dans cet exemple de réalisation, les perturbateurs d'écoulement fluidique 2 comportent sept plaques perpendiculaires. Ces plaques sont fixées sur une tige 40 de manière à être montées amovibles dans le corps central 4 de sorte que l'on peut retirer les perturbateurs d'écoulement fluidique 2 par exemple pour changer un aimant permanent 1 ou encore pour nettoyer tout ou partie des perturbateurs d'écoulement fluidique 2 et des aimants 1.
  • Dans ce mode d'exécution, les aimants permanents 1 sont fixés respectivement sur chacune des plaques formant les perturbateurs d'écoulement fluidique 2. En l'espèce, la fixation de chaque aimant 1 est assurée par deux crochets 41 s'étendant à partir d'une plaque pour enserrer un aimant permanent 1, les crochets 41 étant par exemple fixés par vissage/boulonnage à la plaque. Ainsi, chaque plaque formant les perturbateurs d'écoulement fluidique 2 porte ou fixe un aimant permanent 1.
  • Dans ce second mode d'exécution, on note que deux aimants permanents 1 consécutifs sont situés respectivement en opposition, de part et d'autre du plan médian passant par le ligne de symétrie x'x du corps central 4 ou de la conduite 3. Autrement dit, si l'on considère que l'axe longitudinal passant par la ligne de symétrie x'x du corps central cylindrique 4, deux aimants 1 consécutifs sont situés au-dessus et au-dessous de cette ligne de symétrie x'x, comme cela est illustré sur la figure 6.
  • A nouveau, une telle disposition des perturbateurs d'écoulement fluidique 2, combinée à l'emplacement des aimants permanents 1 permet un brassage optimum du mélange combustible-comburant, ce dernier étant soumis à un champ magnétique non constant sur l'intégralité de son trajet ou parcours, entre l'orifice 19 reliant le corps central 4 à la tubulure d'entrée 20 et l'orifice 21 reliant le corps central 4 à la tubulure de sortie 22.
  • Comme on peut le voir sur les figures 7 et 8, le corps central comprend ici une conduite cylindrique métallique 3 formant la paroi externe logeant les perturbateurs d'écoulement fluidique 2 et les aimants permanents 1 pour la circulation du mélange combustible-comburant.
  • Ce corps central 4 dispose d'une ouverture latérale 50, obturable à l'aide d'une porte hermétique 51. Cette porte hermétique 51 peut, en particulier au regard de considérations de sécurité, être remplacée par un fond bombé étanche. Cette ouverture 50 permet le retrait et l'insertion des perturbateurs d'écoulement fluidique 2 et des aimants 1, si besoin. Dans une variante avantageuse, l'ouverture 50 peut être obturée par une portion d'extrémité 53 identique, cette dernière 53 étant simplement boulonnée ou vissée une fois les perturbateurs d'écoulement fluidique 2 introduits et disposés dans le corps central 4. Bien entendu, la forme et les dimensions de la portion d'obturation de l'ouverture 50 sont variables et dépendent de la conception du corps central 4 ou plus simplement du design souhaité pour obturer cette ouverture 50.
  • Le corps central 4 est traversé par la tubulure d'entrée 20 à une extrémité et par la tubulure de sortie 22 à l'autre extrémité. La tubulure d'entrée 20 comprend une ouverture 23 apte à être reliée à un tuyau ou analogue distribuant le dioxygène depuis une réserve dédiée, non représentée sur les figures annexées.
  • Enfin, le corps central 4 comprend un support 55, ici consistant en deux pieds de section en L, permettant de fixer le corps central 4 au plafond du local technique ou analogue, non visible sur les figures annexées. A titre d'exemple non limitatif, les perturbateurs d'écoulement fluidique 2 représentés sur les figures 4 et 5 s'étendent sur une longueur totale comprise entre 60 cm et 1 mètre pour un diamètre unitaire (c'est-à-dire pour chaque perturbateur d'écoulement fluidique 2) compris entre 20 cm et 50 cm. Bien entendu, ces dimensions sont fonction du débit de mélange combustible-comburant, c'est-à-dire du dimensionnement et des capacités de la chaudière ou du dispositif d'injection du moteur industriel considéré. On peut noter que les exemples de dimensionnement présentés ici s'applique avantageusement à des chaudières dites individuelles pour des logements collectifs mais l'invention trouve à s'appliquer à des chaudières de type industriel ou des moteurs industriels qui présentent généralement des dimensions et une capacité plus importante.
  • Ci-dessous sont présentés des test et analyses réalisés par la demanderesse, ces tests et analyses ayant permis à cette dernière de définir au mieux l'invention :
    Figure imgb0001
    Figure imgb0002
    Figure imgb0003
    Figure imgb0004
    Figure imgb0005
    Figure imgb0006
  • Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
  • L'usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.
  • Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims (11)

  1. Dispositif de traitement d'un combustible gaz naturel d'une chaudière ou d'un moteur industriel, le dispositif étant destiné à être monté sur une canalisation de transport (30) du combustible, ledit dispositif comportant :
    - une tubulure d'entrée (20) du combustible ;
    - une tubulure de sortie (22) ;
    - une réserve en dioxygène de manière à injecter du dioxygène dans le combustible de sorte à former un mélange combustible-comburant ;
    - un corps central (4), situé entre la tubulure d'entrée et la tubulure de sortie, comportant une conduite (3), avantageusement cylindrique à paroi métallique, s'étendant longitudinalement et possédant un axe de symétrie linéaire x'x, transportant le mélange combustible-comburant jusqu'à la tubulure de sortie (22) ;
    caractérisé en ce qu'il comprend en outre :
    - des perturbateurs d'écoulement fluidique (2), disposés dans la conduite (3), perturbant l'écoulement du mélange combustible-comburant pour former, sur au moins une portion de la conduite (3), un parcours sinusoïdal du mélange combustible-comburant ;
    - au moins deux aimants permanents (1) fixés dans la susdite conduite (3), les deux aimants étant disposés en série suivant l'écoulement du mélange combustible-comburant ; et
    la réserve en dioxygène étant reliée par un tuyau, pour l'injection du dioxygène, soit au niveau du corps central (4) soit au niveau de la tubulure d'entrée (20) et en ce que la proportion de comburant dans le mélange combustible-comburant est comprise entre 10% et 25% en poids du mélange.
  2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les perturbateurs d'écoulement fluidique (2) s'étendent sensiblement perpendiculairement par rapport à l'axe x'x, soit suivant un angle de +/- 20° par rapport à la perpendiculaire.
  3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la proportion de comburant dans le mélange combustible-comburant est comprise entre 18% et 22% en poids du mélange.
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les aimants permanents (1) sont au moins cinq, de préférence le nombre d'aimants permanents (1) est égal à cinq ou à huit.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les aimants permanents (1) sont fixés aux perturbateurs d'écoulement fluidique (2).
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les aimants permanents (1) consistent en de la ferrite.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel deux aimants permanents (1) consécutifs sont disposés en opposition de part et d'autre de l'axe longitudinal x'x.
  8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel deux aimants permanents (1) consécutifs sont disposés l'un à la suite de l'autre suivant l'axe longitudinal x'x.
  9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la tubulure d'entrée (20) et la tubulure de sortie (22) sont équipées de vannes (31) autorisant, ou non, respectivement le passage du combustible et du combustible-comburant.
  10. Chaudière comportant une canalisation de transport d'un combustible gaz naturel et un bruleur, ou un dispositif d'injection dans le cas du moteur industriel, brulant respectivement ledit combustible de manière à chauffer un fluide caloporteur ou entrainant un alternateur avec un dispositif de cogénération, tel que par exemple de l'eau, caractérisé en ce qu'un dispositif de traitement selon l'une des revendications précédentes est monté, en dérivation sur la canalisation de transport (30) du susdit combustible ou en remplacement d'une portion de ladite canalisation de transport (30) du susdit combustible, de sorte que la tubulure de sortie (22) du dispositif de traitement est relié au susdit bruleur ou du dispositif d'injection.
  11. Procédé de traitement d'un combustible gaz naturel d'une chaudière ou d'un moteur industriel, comprenant les étapes consistant à :
    - injecter dans le combustible gaz naturel du dioxygène de manière à former un mélange combustible-comburant dans lequel la proportion de comburant est comprise entre 10% et 25% en poids du mélange, de préférence entre 18% et 22% en poids du mélange, puis
    - soumettre le mélange combustible-comburant, circulant dans un corps central comportant un conduit s'étendant longitudinalement et possédant un axe linéaire de symétrie x'x :
    - d'une part à un champ magnétique grâce à au moins deux aimants permanents (1) fixés dans la conduite (3), les deux aimants (1) étant disposés en série suivant l'écoulement du mélange combustible-comburant ; et
    - d'autre part à des perturbateurs d'écoulement fluidique (2), disposés dans la conduite (3), perturbant l'écoulement du mélange combustible-comburant pour former, sur au moins une portion de la conduite (3), un parcours sinusoïdal du mélange combustible-comburant.
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