Chapitre : Brûleur fuel(1ère Partie)

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Module : Chaudière à vapeur

13/04/2020

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Chapitre Bruleur fuel

1 Définition

2 Les composants d'un brûleur

3 La pompe fuel et l'électrovanne

4 Le gicleur

5 Le réchauffeur de fuel

6 L'alimentation en air

7 La tête de combustion

8 Dispositifs de contrôle et de sécurité

9 Séquences de fonctionnement d'un brûleur

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1 Définition

Le brûleur est un élément mécanique constitué de plusieurs

pièces permettant la combustion du fuel domestique au sein

d’une chaudière.

On trouve essentiellement sur le marché des brûleurs pulsés,

c’est à dire munis d’un ventilateur assurant l’arrivée de l’air

servant à la combustion et l’évacuation des fumées résultant

de la combustion du fuel.

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2 Composants d'un brûleur

1. moteur,

2. boîte de contrôle,

3. transformateur,

4. électrodes,

5. ventilateur,

6. volute,

7. déflecteur,

8. gicleur,

9. réchauffeur,

10. cellule photosensible,

11. électrovanne,

12. pompe et régulateur de pression.

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2 Composants d'un brûleur

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•Le brûleur fuel a pour fonction de mélanger, dans des proportions correctes, l'air comburant et le fuel pour permettre la combustion.•L'alimentation en air est assurée par un ventilateur qui amène l'air ambiant de la chaufferie.•L'alimentation en fuel est assurée par une pompe qui puise le combustible dans le réservoir et maintenir, via un régulateur, une pression suffisante au fuel pour permettre sa pulvérisation.•L'électrovanne libère le combustible au moment déterminé par la programmation. •Le gicleur assure la pulvérisation du fuel en des milliards de gouttelettes et le réglage du débit de fuel. On parle donc de "brûleur à pulvérisation".

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Schéma fonctionnel du bruleur fuel :

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Elle a plusieurs rôles :

- aspirer le fioul qui se trouve dans la cuve,

- mettre en pression le fioul au niveau du gicleur pour une bonne pulvérisation.

La pompe fuel est le plus souvent une pompe à engrenage, reliée à l'arbre

du moteur.

3 La pompe fuel

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4 Régulateur de pression :

Afin de maintenir une pression stable au gicleur et de renvoyer le fioul

excédentaire à la cuve, la pompe est munie d’un régulateur de pression

composé d’un piston maintenu fermé par un ressort réglable.

Piston

Ressort

Obturation du passage du fioul

Vis de réglage de la pression du ressort

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Fonctionnement du régulateur .

Obturation

du passage

Quand la pompe commence à tourner

et la pression du fioul n’a pas atteint

la consigne de réglage, le régulateur

obture le passage du recyclage du

fioul.

Quand la pression de fioul atteint la

valeur de réglage, le régulateur libère le

passage du recyclage afin de renvoyer

l’excédent de fioul et maintient ainsi,

une pression constante d’alimentation

du gicleur.

Recyclage du fioul

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Une ou plusieurs électrovannes permettent ensuite au gicleur d'être alimenté.

5 Electrovannes :

Electrovanne hors tension

(fermée)Electrovanne sous tension

(ouverte).

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Etape 1: À la mise sous tension

électrovanne première allure F

électrovanne

deuxième allure O

régulateur deuxième allure F

régulateur première allure O

Fonctionnement à deux allures:

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électrovanne

première allure O

électrovanne

deuxième allure O

régulateur

deuxième allure F

régulateur première allure O

Fonctionnement à deux allures:

Etape 2: Première allure actionner

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Fonctionnement à deux allures:

Etape 2: Deuxième allure actionner

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La pompe est munie d’un filtre placé à l’aspiration du fioul, Pour garantir son

bon fonctionnement et empêcher sa détérioration,

filtre fioul

filtre fioul

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La pulvérisation du fuel a pour objectif d'augmenter la surface de contact

entre le fuel et l'air comburant. Cela permet une évaporation plus

importante du fuel à sa surface et favorise son mélange avec l'air.

Par exemple, 1 litre de fuel pulvérisé à 7 bars donne 15 à 20 milliards de

gouttelettes et représente une surface de contact avec l'air de 500 m².

6 Le gicleur

Un gicleur est composé de 4 éléments :

•L'obus conique et la pression de la pompe engendre la rotation du combustible avant sa pulvérisation par le trou du corps du gicleur.

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Un gicleur est caractérisé par trois valeurs :

a. le débit nominal, donné en [kg/h] (norme EN), pour une pression de

10 [bars] et une masse volumique de 840 [kg/m³].

b. l'angle de pulvérisation, A la sortie du brûleur, les gouttelettes de fuel

se répartissent suivant un cône. Pour une pression d'essai de 10 bars, les

angles les plus courants sont : 60°, 70°, 80°, 90°, 100°

6 Le gicleur

L'angle de pulvérisation conditionne en partie la forme de

la flamme :

•Plus l'angle est petit, plus la flamme sera longue et effilée.

•A l'inverse, un angle important fournit une flamme courte

mais large.

NB : en pratique, lorsque la pression d'alimentation

augmente : l'angle de pulvérisation augmente et la taille

des gouttelettes diminue, ce qui favorise mieux le contact

avec l'air comburant et donc améliore la combustion.13/04/2020 Chaudière à vapeur

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c. le mode de pulvérisation.

• Pour les grosses puissances (P > 250 kW) du brûleur, la composition du

cône de pulvérisation est généralement creux ou semi-creux.

• Pour les plus petites puissances, Il est généralement plein (tout le

volume du cône est remplit de gouttelettes).

6 Le gicleur (suite)

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Le réchauffeur augmente la température du combustible pour diminuer sa

viscosité et améliorer sa pulvérisation et donc sa combustion,

7 Le réchauffeur de fuel

NB. on ne trouve un réchauffeur que sur les brûleurs de petite puissance.

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Le ventilateur centrifuge est composé de :

- la volute,

- la turbine.

La volute définit le sens de rotation de la

turbine et donc du moteur et de la pompe

pour les brûleurs fioul.

8 L'alimentation en air

Le sens de rotation sera obligatoirement vérifié lors de la mise en service d’un

brûleur équipé d’un moteur triphasé (utilisé principalement en moyenne puissance).

L'air nécessaire à la combustion est amené dans le brûleur au moyen

d'un ventilateur centrifuge.

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8 L'alimentation en air

❑ Le registre d’air équipé d’un disque ou d’un ou plusieurs volets est situé sur

l’aspiration ou sur le refoulement du ventilateur et permet de régler le débit

d’air de combustion en créant une perte de charge sur le circuit aéraulique.

Registre sur l’aspirationRegistre sur le refoulement

❑Commande des registres: Le registre pourra être fixe où motorisé.

La motorisation sera effectuée par un vérin hydraulique ou un servomoteur.

Par vérin Par servomoteur Manuel13/04/2020 Chaudière à vapeur