FR2609154A1 - Device for regulating combustion, especially the oxygen content of the combustion flue gases (smoke), by means of a burner using blown air, method of implementation and burner equipped with such a device - Google Patents

Device for regulating combustion, especially the oxygen content of the combustion flue gases (smoke), by means of a burner using blown air, method of implementation and burner equipped with such a device Download PDF

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Abstract

a) Device for regulating combustion, especially the oxygen content of the combustion flue gases (smoke), by means of a burner using blown air, method of implementation and burner equipped with such a device. b) The device is characterised in that it includes a pipe 13 for taking off combustion gases, the inlet 14 of which is located in the hearth (furnace body) in the vicinity of the burner, and the outlet 15 of which emerges into the inlet of the blowing machine 10, this pipe including a sensor 16 sensitive to the stoichiometry, and supplying a signal-processing circuit 17 in order to regulate the combustion fluids so that they are at stoichiometry or very nearly at stoichiometry. c) The invention relates to the regulation of combustion systems.

Description

"Dispositif de régulation de la combustion, notam
ment de la teneur en oxygène des fumées de com
bustion par un bruleur à air soufflé, procédé de
mise en oeuvre et bruleur équipé d'un tel dispo
sitif"
La présente invention concerne un dispositif de régulation de la combustion notamment de la teneur en oxygène des fumées de combustion par un brûleur à air soufflé, dispositif se composant d'un brûleur alimenté en combustible gazeux ou liquide et d'une machine soufflante fournissant l'air comburant, le brûleur étant du type fonctionnant à la stoechiométrie."Combustion control device, in particular
the oxygen content of the com fumes
bustion by a forced air burner, method of
implementation and burner equipped with such a dispo
sitive "
The present invention relates to a device for regulating the combustion, in particular of the oxygen content of the combustion fumes by a blown air burner, device consisting of a burner supplied with gaseous or liquid fuel and a blowing machine providing the combustion air, the burner being of the type operating at stoichiometry.

L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre d'un tel dispositif. The invention also relates to a method of implementing such a device.

Dans de nombreux cas de fonctionnement de foyers, il est intéressant de travailler dans des conditions stoechiométriques ou proches de la stoechiométrie. In many cases of fireplace operation, it is interesting to work in stoichiometric conditions or close to stoichiometry.

Actuellement, il n'existe pas de moyens simples pour faire fonctionner une installation dans de telles conditions. Currently, there are no simple ways to operate a facility under such conditions.

La présente invention se propose de créer un dispositif de régulation de la combustion du type ci-dessus et un procédé de mise en oeuvre d'un tel dispositif permettant de régler de manière précise le coefficient d'air À à une valeur égale ou proche de la valeur stoechiométrique ( > = 1) avec des moyens simples et précis. The present invention proposes to create a device for regulating combustion of the above type and a method for implementing such a device making it possible to precisely adjust the air coefficient λ to a value equal to or close to the stoichiometric value (> = 1) with simple and precise means.

A cet effet, l'invention concerne un dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un tube de prélèvement de gaz de combustion dont l'entrée est située dans le foyer à proximité du brûleur et dont la sortie débouche dans l'entrée de la machine soufflante, ce tube comportant un capteur répondant à la stoechiométrie et alimentant un circuit de traitement en signaux pour réguler les fluides de combustion à la stoechiométrie ou à un proche voisinage de la stoechiométrie. To this end, the invention relates to a device characterized in that it comprises a combustion gas sampling tube, the inlet of which is located in the hearth near the burner and the outlet of which opens into the inlet of the machine. blower, this tube comprising a sensor responding to stoichiometry and supplying a signal processing circuit to regulate the combustion fluids at stoichiometry or in close proximity to stoichiometry.

L'invention concerne également un procédé de mise en oeuvre d'un tel dispositif, ce procédé étant caractérisé en ce que le circuit de traitement des signaux fournis par le capteur génère des signaux de commande d'alimentation en combustible de manière à faire varier le coefficient d'air (X) entre la valeur X = 1 qui sert de repère et une valeur limiteA supérieure à la valeur X = 1 de manière
c alternée, la fréquence de cette variation et les durées respectives de l'alimentation à la valeur X = 1 et à la valeur Ac déterminant le degré d'enrichissement ou d'apprauvis
c sement moyens du mélanoe par rapport au mélange stoechiométrique.The invention also relates to a method of implementing such a device, this method being characterized in that the signal processing circuit supplied by the sensor generates fuel supply control signals so as to vary the air coefficient (X) between the value X = 1 which serves as a benchmark and a limit value A greater than the value X = 1 so
c alternated, the frequency of this variation and the respective durations of the supply at the value X = 1 and at the value Ac determining the degree of enrichment or appraisals
cement means of the melanoid compared to the stoichiometric mixture.

La présente invention sera décrite de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est un schéma d'ensemble du dispositif de régulation monté sur le brûleur d'une chaudière,
- la figure 2 est un schéma de mise en oeuvre de la régulation.The present invention will be described in more detail with the aid of the accompanying drawings in which
FIG. 1 is an overall diagram of the regulating device mounted on the burner of a boiler,
- Figure 2 is a diagram of implementation of the regulation.

Selon la figure 1, le dispositif de régulation selon l'invention est appliqué à une chaudière destinée à brûler un combustible liquide ou gazeux. According to Figure 1, the control device according to the invention is applied to a boiler intended to burn a liquid or gaseous fuel.

La chaudière n'a pas été représentée seule la cloison 1 du foyer 2 a été représentée. Cette cloison est traversée par le brûleur qui se compose de la tête de bru leur 3 proprement dite reliée à une conduite d'alimentation en combustible 4 avec une conduite auxiliaire 5. La conduite principale 4 est munie d'une électrovanne 6 commandée par un moteur 7 et la conduite auxiliaire 5 qui est en dérivation sur la conduite principale 4 en aval de la vanne 6 est également équipée d'une vanne 8 réglable. The boiler has not been shown, only the partition 1 of the hearth 2 has been shown. This partition is crossed by the burner which consists of the daughter-in-law head 3 proper connected to a fuel supply line 4 with an auxiliary line 5. The main line 4 is provided with a solenoid valve 6 controlled by a motor 7 and the auxiliary pipe 5 which is bypassed on the main pipe 4 downstream of the valve 6 is also equipped with an adjustable valve 8.

L'air comburant est fourni par une machine soufflante 10 représentée schématiquement, dont l'entrée comporte schématiquement un volet 11 dont l'ouverture est commandée par un moteur 12. The combustion air is supplied by a blowing machine 10 shown diagrammatically, the inlet of which schematically comprises a flap 11, the opening of which is controlled by a motor 12.

Le dispositif de régulation, selon l'invention, se compose d'une conduite 13 dont l'entrée 14 est située dans le foyer au niveau de la tête 3 du brûleur et dont la sortie 15 débouche dans la machine soufflante 10 au niveau de son entrée. The regulating device, according to the invention, consists of a pipe 13 whose inlet 14 is located in the hearth at the level of the head 3 of the burner and whose outlet 15 opens into the blowing machine 10 at its level. Entrance.

Cette conduite est équipée d'un capteur 16 travaillant à la stoechiométrie. Ce capteur est relié à un circuit de traitement 17 qui reçoit le signal de détection du capteur et fournit en sortie des signaux 51' S2' S3 commandant le moteur 7 de l'électrovanne 6, la vanne B et le moteur 12 du volet 11. This pipe is equipped with a sensor 16 working on stoichiometry. This sensor is connected to a processing circuit 17 which receives the detection signal from the sensor and outputs signals 51 'S2' S3 controlling the motor 7 of the solenoid valve 6, the valve B and the motor 12 of the shutter 11.

La figure 2 est un schéma illustrant le fonctionnement du dispositif de régulation selon l'invention. FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the regulation device according to the invention.

Suivant le schéma, en réglant le mélange comburant, principalement par le réglage de l'électrovanne 6, accessoirement de la vanne 8 et de l'administration en air par le volet 11, on définit un état stoechiométrique ; on peut égalemnt faire varier les moteurs 7, 12 de manière cyclique pour régler précisément un état proche de la stoechiométrie et correspondant à un coefficient d'air moyen. Le réglac de la vanne 8 provoque un enrichissement plus ou moins grand au voisinage de la conduite de prélèvement 13, 14. According to the diagram, by adjusting the oxidizing mixture, mainly by adjusting the solenoid valve 6, incidentally of the valve 8 and of the air administration by the flap 11, a stoichiometric state is defined; we can also vary the motors 7, 12 cyclically to precisely adjust a state close to stoichiometry and corresponding to an average air coefficient. The regulac of the valve 8 causes a greater or lesser enrichment in the vicinity of the sampling line 13, 14.

De manière plus précise, le diagramme de la figure 2 montre en abscisses la variation du coefficient
(coefficient d'air) et en ordonnées le temps t.More precisely, the diagram in FIG. 2 shows on the abscissa the variation of the coefficient
(air coefficient) and the time t on the ordinate.

Partant de la valeur 1 = 1 correspodnant aux conditions de stoechiométrie, détectée par le capteur 16, on fait augmenter coefficient x Jusqu'à la valeur limite X c légèrement supérieure à X : 1 mais néanmoins proche de cette valeur. Starting from the value 1 = 1 corresponding to the stoichiometric conditions, detected by the sensor 16, the coefficient x is increased to the limit value X c slightly greater than X: 1 but nevertheless close to this value.

Cette augmentation est de préférence linéaire ; elle commence à l'isntant t0 et se poursuit Jusqu'à l'instant tl. Puis, on laisse le mélange combustible à cette position de réglage ( Ac) Jusqu'à l'instant t2. A cet instant t2, on diminue de nouveau la valeur # jusqu'à détecter la valeur
X = 1 à l'intérieur t3. A partir de cet instant, le cycle de variations recommence par croissance de la valeur X jus qu'à la position de réglage ( Ac) à l'instant t4, séjour à cette position ( #c) c Jusqu'à l'instant t5 puis retour à la valeur A= 1 à l'instant t6.This increase is preferably linear; it begins at isntant t0 and continues until time tl. Then, the combustible mixture is left at this setting position (Ac) Until time t2. At this time t2, the value # is again reduced until the value is detected
X = 1 inside t3. From this instant, the cycle of variations starts again by increasing the value X until at the setting position (Ac) at time t4, staying at this position (#c) c Until time t5 then return to the value A = 1 at time t6.


On obtient ainsi une valeur #c qui n'a pas été
c mesurée mais qui se détermine par le réglage du temps de commande des moteurs, des électro-vannes (temps d'ouverture) abou- tissant à une certaine ouverture de ces électro-vannes.
This gives a value #c which has not been
c measured but which is determined by the adjustment of the control time of the motors, of the solenoid valves (opening time) leading to a certain opening of these solenoid valves.

Les autres mouvements cycliques n'ont pas été représentés. The other cyclical movements have not been shown.

Il résulte de cette variation cyclique du co-efficient X qu'il correspond à une valeur moyenne #m
m comprise entre la valeur X = 1 et la valeur #c, ainsi qu'un repérage cyclique de > c par rapport à X = 1.It follows from this cyclic variation of the co-efficient X that it corresponds to an average value #m
m between the value X = 1 and the value #c, as well as a cyclic location of> c with respect to X = 1.

c
Il est à remarquer que le fonctionnement décrit ci-dessus correspond à une combustion oxydante, mais que de façon analogue on peut régler une combustion réductrice.vs
It should be noted that the operation described above corresponds to an oxidizing combustion, but that in a similar manner a reducing combustion can be regulated.


La position de Xm dépend du cycle de travail. Cette
n position est réglable. On peut ainsi rapprocher de manière moyenne précise la valeur Xm de > = 1.
The position of Xm depends on the work cycle. This
n position is adjustable. We can thus approximate precisely the value Xm of> = 1.

m
L'invention concerne également un moyen pour rendre la veine du mélange combustible/air comburant non concentrique à la tête du brûleur, pour influencer légèrement l'extrémité du tube de prélèvement par excès d'air ou défaut d'air ; on écarte ainsi la combusiton de la valeur > = 1 ; cetendroit limité sera réglé à la valeur > = 1 et la moyenne du mélange brûlé sera d'une composition légèrement différente. m
The invention also relates to a means for making the flow of the fuel / oxidizing air mixture non-concentric with the burner head, for slightly influencing the end of the sampling tube by excess air or air defect; the combusiton is thus removed from the value> = 1; this limited place will be set to the value> = 1 and the average of the mixture burned will be of a slightly different composition.

A titre d'exemple non représenté, ce moyen de décentrage peut être réalisé par une excentration ou une déformation des coupelles accroche-flammes et des injecteurs de combustible. By way of example not shown, this means of off-centering can be achieved by eccentricity or deformation of the flame catching cups and of the fuel injectors.

Il est également possible de réaliser ce moyen par une injection indépendante, réglable du combustible, latéralement par rapport à l'ensemble du dispositif de combustion. It is also possible to realize this means by an independent, adjustable fuel injection, laterally with respect to the entire combustion device.

Suivant une autre caractéristique (représentée en pointillés à la figure 1) le brûleur est muni d'un ouvreau (manchon) 20 et la prise de prélèvement 14 ou extrémité du tube est placée entre cet ouvreau 20 et la buse du brûleur, ce qui permet de s'affranchir des entrées d'air parasites dues à une mauvaise étanchéité entre la buse du bru leur et la plaque du foyer du générateur. According to another characteristic (shown in dotted lines in FIG. 1) the burner is provided with an opening (sleeve) 20 and the sampling outlet 14 or end of the tube is placed between this opening 20 and the burner nozzle, which allows to avoid parasitic air inlets due to poor sealing between the nozzle of the burner and the plate of the generator hearth.

I1 est à remarquer que le dispositif de régulation tel que décrit ci-dessus constitue un ensemble avec le brûleur.  It should be noted that the regulation device as described above constitutes an assembly with the burner.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1) Dispositif de régulation de la combustion, notamment de la teneur en oxygène des fumées de combustion par un bru leur à air soufflé, dispositif se composant d'un bru leur alimenté en combustible gazeux ou liquide et d'une machine soufflante fournissant l'air comburant, le brûleur étant du type fonctionnant à la stoechiométrie, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte un tube de prélèvement de gaz de combustion dont l'entrée est située dans le foyer à proximité du bru leur et dont la sortie débouche dans l'entrée de la machine soufflante, ce tube comportant un capteur répondant à la stoechiométrie, et alimentant un circuit de traitement en signaux pour réguler les fluides de combustion à la stoechiométrie ou à un proche voisinage de la stoechiométrie. 1) Device for regulating the combustion, in particular of the oxygen content of the combustion fumes by a jet air burner, device consisting of a burner supplied with gaseous or liquid fuel and a blowing machine supplying the combustion air, the burner being of the type operating at stoichiometry, device characterized in that it comprises a combustion gas sampling tube, the inlet of which is located in the hearth near the burner and the outlet of which opens into the input of the blowing machine, this tube comprising a sensor responding to stoichiometry, and supplying a signal processing circuit to regulate the combustion fluids at stoichiometry or in close proximity to stoichiometry. 2) Dispositif de régulation de la combustion selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour rendre non concentrique la section du mélange combustible/air comburant à la tête du brûleur, pour influencer légèrement l'extrémité (14) du tube de prélèvement (13) par excès d'air ou défaut d'air. 2) A combustion control device according to claim 1, characterized in that it comprises a means for making the section of the fuel / oxidizing air mixture at the burner head non-concentric, to slightly influence the end (14) of the sampling tube (13) due to excess air or defective air. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen pour excentrer la répartition du mélange combustible/air comburant à la tête du brûleur, est constitué par un moyen choisi dans le groupe des moyens suivants 3) Device according to claim 2, characterized in that the means for offsetting the distribution of the fuel / oxidizing air mixture at the head of the burner, consists of a means chosen from the group of the following means - excentration ou déformation des coupelles des accroche-flammes et des injecteurs de combustible  - eccentricity or deformation of the flame catchers and fuel injectors cups - injection indépendante réglable du combustible latéralement par rapport à la tête de brûleur. - independent fuel injection adjustable laterally with respect to the burner head. 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le brûleur est entouré d'un ouvreau (20) et l'extrémité de prise (14) du tube de prélèvement (13) débouche dans le volume délimité entre le brûleur et l'ouvrea 4) Device according to claim 1, characterized in that the burner is surrounded by an opening (20) and the grip end (14) of the sampling tube (13) opens into the volume delimited between the burner and the opened 5) Installation caractérisée en ce qu'elle se compose d'un brûleur et d'un dispositif de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. 5) Installation characterized in that it consists of a burner and a regulation device according to any one of claims 1 to 4. 6) Procédé de mise en oeuvre du dispositif de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, procédé caractérisé en ce que le circuit de traitement des signaux fournis par le capteur génère des signaux de commande d'alimentation en combustible de manière à faire varier le coefficient d'air ( X ) entre la valeur X = 1 servent de repères et une valeur limite Ac supérieure ou inférieure à la valeur X = 1 de manière alternée, la fréquence de cette variation et les durées respectives de l'alimentation à la valeur X = 1 et à la valeur X c déterminant le degré d'enrichissement ou d'appauvrissement du mélange par rapport au mélange stoechiométrique.  6) Method for implementing the regulation device according to any one of claims 1 to 4, method characterized in that the signal processing circuit supplied by the sensor generates fuel supply control signals so as to varying the air coefficient (X) between the value X = 1 serve as benchmarks and a limit value Ac greater or less than the value X = 1 alternately, the frequency of this variation and the respective durations of the supply at the value X = 1 and at the value X c determining the degree of enrichment or depletion of the mixture relative to the stoichiometric mixture.
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