LES BRULEURS FIOUL DOMESTIQUE

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1 LES BRULEURS FIOUL DOMESTIQUE I. Présentation générale des brûleurs fioul. (p.2) I.1 : Rôle d un brûleur fioul. I.2 : Les différents types de brûleurs fioul I.3 : Caractéristiques techniques du brûleur (fiche d entretien et fiche type) I.4 : Vue éclatée II. Technologies des brûleurs fioul. (p8) II.a. Eléments du circuit II.b. Schéma du circuit II.b.1 circuit mono-tube II.b.2 circuit bi-tube II.b.3 circuit mono-tube avec filtre recyclage II.b.4 Hauteur d aspiration II.b.5 Dimensionnement des canalisations II.b.6 La pompe à fioul -rôles -régulateur de pression -avec électrovanne -sans électrovanne III. Réglages. (p.21) III.1: Réglage de l air primaire III.2 : Réglage du débit d air III.3 : Réglage des électrodes d allumage III.4 : Réglage de la tige du gicleur III.5 : Choix et consignes du gicleur III.6 : Coupelle accroche flamme III.7 : Raccordements électriques III.8 : Raccord de fioul IV. Le gicleur. (p.23) V. Possibilités de défauts (p.25) 1

2 I. Présentation générale des brûleurs fioul. 1) Rôle d un brûleur fioul: Un brûleur fioul est un appareil qui permet de créer, développer et entretenir une flamme à la tête de combustion (le point de départ) (le plus possible) de façon économique, automatique, sécuritaire et non polluante. Pour créer la flamme (triangle du feu (combustible, comburant, chaleur) il faudra : -amener le fioul -amener l air -mélanger l air et le fioul dans une bonne proportion -porter le mélange à la température d inflammation. Pour entretenir la flamme il suffira de continuer d amener l air et le fioul en bonne proportion. Pour maintenir la flamme à la tête de combustion il faudra : -éviter que la flamme décroche -éviter que la flamme rentre dans le brûleur. Pour fonctionner de façon économique il faudra : -ajuster la quantité de fioul aux besoins -le brûler le mieux possible en amenant juste l air nécessaire -utiliser au mieux la chaleur fournie par la flamme. Pour fonctionner de façon automatique il faudra : -assurer automatiquement la demande de mise en marche et d arrêt du brûleur -effectuer automatiquement les cycles de démarrage et d arrêt du brûleur. Pour fonctionner de façon non polluante, il faudra : -que les rejets à l atmosphère soient inférieurs aux normes en vigueur. 2) Les différents types de brûleurs fioul: Il existe deux grands types de brûleurs fioul : - Les brûleurs à pulvérisation où le fioul est pulvérisé en très fines gouttelettes. -brûleur à coupelle rotative, -brûleur à pulvérisation d huile, -brûleur à fluide auxiliaire. - Les brûleurs à caléfaction où le fioul liquide est transformé en gaz. 2

3 3) Caractéristiques techniques du brûleur (fiche d entretien et fiche type): 3

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6 4) Vue éclatée: 6

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8 II. Technologie des brûleurs fioul. II.a. Eléments du circuit Le circuit combustible Le rôle du circuit combustible est d amener le fioul du stockage au gicleur du brûleur. La crépine, clapet de pied. Son rôle est de filtrer grossièrement le fioul lors de l aspiration de ce dernier et d en empêcher le retour à la cuve lors de l arrêt du brûleur. Il se situe à 10 cm du fond de la cuve afin de ne pas être dans les boues. La canne d aspiration. Son rôle est d aller chercher le fioul dans la cuve. Elle va de la crépine ou clapet du pied à la sortie de la cuve. Elle peut être en acier, en cuivre ou en caoutchouc. La vanne police. Elle permet de couper l alimentation en combustible en cas d incendie. Elle se situe sur la canalisation d aspiration et systématiquement à l extérieur de la chaufferie. Elle peut être commandée à distance. Elle peut être de deux types : - à ouverture (création d une prise d air qui désamorce l aspiration). 8

9 - à fermeture (obturation de la canalisation d aspiration du fioul), La canalisation d aspiration. Elle a pour rôle d amener le fioul de la vanne police à l ensemble «vanne d arrêt-filtre». Elle peut être en acier ou en cuivre. Ensemble «vanne d arrêt-filtre». Cet ensemble a deux rôles : - filtrer le fioul en amont du brûleur et le décanter ( eau et sédiments). - fermer l aspiration fioul pour la maintenance du brûleur. Il existe trois types d ensemble vanne d arrêt-filtre : Ensemble mono-tube. Ensemble bi-tube. Ensemble à recyclage. 9

10 Les flexibles. Leur rôle est d amener le fioul de l ensemble vanne d arrêt-filtre à la pompe fioul du brûleur. Leur flexibilité permet le démontage du brûleur ou l ouverture de la porte chaudière sans démonter le circuit fioul. La canalisation retour. Elle permet le retour du fioul excédentaire à la cuve. II.b. Schéma du circuit 1) Circuit mono-tube Avantagers : -le circuit ne comporte qu un seul tuyau (réduction du coût d installation) -les filtres s encrassent moins rapidement Inconvénients : -difficulté d amorçage du circuit -lors d une légère prise d air, celui-ci ne peut sortir que par le gicleur 10

11 2) Circuit bi-tube Avantages : -amorçage rapide du circuit -lors d une légère prise d air, celui-ci peut retourner à la cuve. Inconvénients : -le circuit comporte deux tuyaux (augmentation du coût d installation) 3) Circuit mono-tube avec filtre recyclage Avantages : -le circuit ne comporte qu un seul tuyau (réduction du coût d installation) -les filtres s encrassent moins rapidement -lors d une légère prise d air on peut purger par le filtre. Inconvénients : -difficulté d amorçage du circuit. 11

12 Cuve en charge. La cuve est en charge si la crépine est à une altitude supérieure à l axe de la pompe fioul du brûleur. Avec une cuve en charge le fioul pourrait être siphonné. Cas spécial Cette cuve est en charge tant que l altitude du niveau de fioul est supérieure à l axe de la pompe. Cette cuve est en aspiration quand l altitude du niveau de fioul est inférieure à l axe de la pompe. 12

13 4) Hauteur d aspiration La hauteur d aspiration à la pompe est égale à la pression atmosphérique du lieu diminuée : -de la hauteur manométrique* d aspiration.* -des pertes de charges de la tuyauterie La hauteur manométrique d aspiration en mbar = H * 84.5 H correspond à la hauteur géométrique d aspiration entre la pompe et la crépine correspond à la hauteur d aspiration en mbar pour 1 mètre de hauteur de canalisation pour du fioul de 0.84 kg/l de masse volumique. Pour une hauteur d aspiration de 2.2 mètres nous aurons une hauteur manométrique d aspiration de : 84.5 * 2.2 = mbar La longueur développée de la canalisation = L+H fig. 1 5) Dimensionnement des canalisations Longueur équivalente en mètre des Les perte de charges vont être fonction : accessoires fioul : Crépine 0,35 ml - de la longueur développée de la canalisation - du diamètre de la tuyauterie. - des accessoires se trouvant sur la canalisation. Filtre Coude Vanne à passage direct Vanne d équerre 0,30 ml 0,15 ml 0,10 ml 1,8 ml Nous utiliserons le principe de la longueur équivalente pour déterminer la valeur des pertes de charge des accessoires. *Pression différentielle générée par une pompe ou un ventilateur et appliquée à un circuit pour y créer une circulation forcée du fluide. Elle est égale aux seules pertes de charge du circuit et ne dépend en aucun cas de la hauteur de l'installation. Cette hauteur manométrique s'exprime normalement en hauteur de liquide. *Le terme hauteur manométrique aspiration, parfois utilisé, correspond à la hauteur géométrique majorée de toutes les pertes de charge dans le tube d'aspiration, la crépine, le clapet, la ou les vannes. 13

14 Exemple de détermination Installation de 2,2 m d aspiration ayant une longueur développée de 7 m de tube d aspiration sur laquelle se trouve une crépine, 4 coudes, un filtre et une vanne à passage direct. La cuve se trouve à l intérieur du bâtiment. Hauteur manométrique d aspiration : 84.5 * 2,2 = 185,9 mbar Longueur équivalente des accessoires: 0, (4 * 0,15) = 1,35 m Longueur développé de la tuyauterie = 7 m Longueur corrigée d aspiration : 7 + 1,35 = 8.35 mètres Le débit maximum de la pompe à fioul est de 30 L/h Les pertes de charges vont varier en fonction de la viscosité. Abaque pour une viscosité de 7,5 centistokes (unité de viscosité), qui correspond à un ensemble canalisation et cuve à l intérieur du bâtiment. Abaque pour une viscosité de 7,5 centistokes, qui correspond à un ensemble canalisation et cuve à l extérieur du bâtiment. Dans l exemple, pour un diamètre de 8mm, les pertes de charges au mètre seraient de 5 mbar. Perte de charge de la tuyauterie : 5* 8,35 = 41,75 mbar 14

15 En supposant que la pression atmosphérique moyenne est de 1000 mbar, on aura une pression absolue à l aspiration : (41, ,9) = 772,35 mbar Dans ce cas l installation en diamètre 8 mm est possible car la pression absolue à l aspiration est supérieure à 500 mbar. Chaque fabricant de pompe donne des abaques permettant de déterminer le diamètre de la tubulure (ensemble des tuyaux) en fonction de la pompe, de la longueur de la tuyauterie et de la hauteur d aspiration. Les valeurs indicatives de diamètres ci-dessous peuvent être utilisées dans les cas classiques de dimensionnement pour une altitude inférieure à 800 m. Débit de fioul Tube cuivre 7,5 kg/h à 20 kg/h 6* 1 17 kg/h à 40 kg/h 8* 1 30 kg/h à 75 kg/h 10* 1 48 kg/h à 120 kg/h 12* 1 Dans la pratique même s ils sont surdimensionnés, les diamètres les plus utilisés sont le 10* 1 et le 12* 1 car tous les raccords se trouvant dans les différents kits sont en ces diamètres. Sécurités dans le cas d une cuve en charge. Pour éviter le siphonage du fioul de la cuve lors d une rupture ou du démontage de la canalisation d aspiration, il est nécessaire d installer une soupape anti-siphon sur l aspiration à la sortie de la cuve. 15

16 6) La pompe à fioul. Il existe un système d aspiration regroupant les fonctions de vanne police, de clapet anti-retour et éventuellement de clapet anti-siphon facilitant l installation. Rôles : -aspirer le fioul qui se trouve dans la cuve, -mettre en pression le fioul au niveau du gicleur pour une bonne pulvérisation. Aspiration du fioul Mise en pression du fioul Les pompes utilisées sont à engrenages. Les deux types de pompes à engrenages : -pompe à croissant -pompe à engrenage trochoïdes 16

17 Le 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. Obturation du passage du fioul Piston Ressort Vis de réglage de la pressiondu ressort Fonctionnement du régulateur. Quand la pompe commence à être entraînée, la pression du fioul n a pas atteint la consigne de réglage et le régulateur obture le passage du recyclage du fioul. 17

18 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 de maintenir une pression constante. Les électrovannes fioul. Elles peuvent être placées : Sur la ligne gicleur L électrovanne est fermée hors tension L électrovanne est ouverte sous tension 18

19 Intégrée dans la pompe L électrovanne est ouverte hors tension L électrovanne est fermé sous tension Cas d une pompe à deux pressions Dans certains brûleurs de moyenne puissance fonctionnant en deux allures, la variation de puissance est obtenue par deux pressions de pompe différentes Toujours remplacer la bobine par une de tension identique! 19

20 Pompe sans électrovanne Pompe en coupe Schéma de circulation 20

21 Quelques filtres pour la pompe III réglages 1) Réglage de l air primaire : Si, durant le fonctionnement, des valeurs d oxyde d azote trop élevées surviennent, les ouvertures d air primaire peuvent être fermées d avantage. Il faut pour ce faire déplacer le disque à trous afin de réduire les ouvertures. Ce réglage est capital pour l obtention d un rendement maximum, l air admis au brûleur doit être en quantité juste suffisante pour assurer une bonne combustion, (très faible excès d air). Commencer par une entrée d air presque fermée, flamme très fumeuse, (à vérifier directement à la sortie de la cheminée!) puis l augmenter, jusqu'à disparition des fumées noires, les éventuelles fumées visibles (sortie cheminée) doivent être blanche. Attention : A chaque augmentation d entrée d air, attendre quelques secondes l évacuation des résidus du réglage précédent. Conseil : Contrôler l état interne du gicleur, et le nettoyer, une fois par an. 2) Réglage du débit d air : Le servomoteur à volets d aération sert au réglage des volets d aération et de la commutation d électrovanne sur les brûleurs à deux allures avec exclusion d air. Le réglage s effectue par l intermédiaire de cames de fin de course sur l axe du servomoteur. Les positions des cames, en vue de l adaptation du brûleur à la puissance de chaudière nécessaire, peuvent être prélevées sur le tableau de réglage. Valeur plus élevée = plus d air, la pression augmente Valeur plus petite = moins d air, la pression diminue 21

22 3) Réglage des électrodes d allumage : Elles sont préréglées en usine. Les cotes indiquées dans la fiche technique/notice doivent être respectées entre le gicleur et l électrode d allumage. Elle servent à des fins de contrôle, àprès un remplacement de gicleur ou d électrode. 4) Réglage de la tige du gicleur. Se référer au tableau de réglage afin d effectuer le préréglage du brûleur selon la puissance respective. Le réglage du porte gicleur doit être choisi de sorte que la pression devant le diaphragme soit d environ 5 6,5 mbar à la première allure et de 9-11 mbar à la deuxième.(ces valeurs sont celles correspondant au brûleur GIERSCH, modèle M10LN) La position idéale du gicleur par rapport au garde flamme et aux électrodes, et donc du porte gicleur, sera fonction de la pression effective dans le foyer. De la même manière, un ajustage de la position de la came (dispositif mécanique, ici : switch) s avère nécessaire sur le servomoteur à volets d aération. -résistance plus élevée valeur plus petite -résistance plus faible valeur plus élevée Une mesure précise se rapportant à l installation est impérativement nécessaire! 5) Choix et consignes du gicleur Lors du placement du gicleur : -veiller à ce que la surface de contact ne soit pas endommagée. -visser le gicleur à l aide d une clé hexagonale et contrer à l aide d une clé à fourche. Des impuretés, s'accumulent entre les parties coniques internes du gicleur, (voir images: C et D) provoquant une mauvaise pulvérisation du fioul, d où l apparition d imbrûlés. Ce gicleur doit être impeccable, le démonter, le nettoyer, le souffler à l air comprimé. Aucune marque (provoquée par le montage, démontage) ne doit apparaître sur les parties coniques C et D (p.23) ; Ce sont ces deux pièces qui déterminent l état de la pulvérisation, (les canaux du cône C doivent être brossés scrupuleusement et aucune rayure ne doit apparaître sur cette pièce). A la moindre marque, remplacer le gicleur! 6) Coupelle accroche flamme La tête de combustion doit être propre, surtout la coupelle accroche flamme (voir p.23) ces fentes radiales doivent être dégagées une par une, avec une vieille brosse métallique ou autre. 7) Raccordement électriques : Procéder au raccordement électrique du brûleur dans la pièce de connexion fournie selon le schéma électrique et en tenant compte de la fiche technique s y rapportant. La ligne d alimentation doit être protégée avec 10 A max. (recommandations) et le câble posé doit être flexible. Si la pièce de connexion est déjà câblée il faut effectuer le contrôle des raccordements d après le schéma électrique repris dans la fiche technique. 22

23 8) Raccord de fioul : Les conduites de fioul doivent être rapprochées du brûleur de façon à permettre un raccord des flexibles de fioul non soumis à la traction. Il faut veiller à ce que le brûleur puisse facilement être placé en position de service. Le montage d un filtre à fioul est IMPERATIF devant la pompe à fioul. IV. LE GICLEUR Changement de marque En cas de changement d un gicleur de marque différente, Il faut respecter les correspondances des lettres inscrites sur ce gicleur : W, R, S, H, PH, S/ST etc. Ces lettres désignent la concentration de la diffusion du produit (fioul domestique) en différents endroits (cône plein, vide, etc.) ; Plus de fioul dans le milieu de la pulvérisation, plus de fioul sur l extérieur de la pulvérisation, etc. Il existe des correspondances en fonction des marques de gicleur : Un Monarch R, indique que le cône est plein en son centre, il correspond à un Steinen S/ST. Chez Danfoss : S/ST signifie que le fioul est plus concentré dans le milieu du jet de pulvérisation ou cône de pulvérisation. H signifie que le fioul est plus concentré sur le tour du jet de pulvérisation ou cône de pulvérisation. Les indications du gicleur qui ont une importance primordiale sont : le débit et l angle de pulvérisation (ex : 0,85 Gallon et 60 R). En effet, l angle de pulvérisation correspond à l angle de la tête de combustion du brûleur. 23

24 Cet angle de pulvérisation est déterminé par la forme du foyer. Si vous mettez un angle différent, qui plus est, accompagné d une lettre autre que le R, vous aurez des imbrûlés et une très mauvaise combustion. Et enfin, le choix de la coupelle accroche-flamme est fonction du gicleur utilisé. Conseil : Chaque brûleur à des particularités différentes, pour éviter l apparition des imbrûlés avec tous leurs problèmes. Respecter ses caractéristiques! Tableau de sélection des gicleurs Les valeurs figurant sur les tableaux constituent uniquement des valeurs de réglage pour la mise en service. En cas de caractéristique différente, telles que la puissance de la chaudière, la valeur de chauffage et l altitude, il convient de redéterminer respectivement le réglage de l installation. Une rectification en fonction de l installation est dans tous les cas nécessaires! 24

25 V. Possibilités de défauts. 25