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AGENT COMBUSTIBLE SOLIDE DE DESTRUCTION DE LA SUIE ET
DES GOUDRONS, SON PROCÉDÉ DE FABRICATION
ET SON UTILISATION
La présente invention concerne le ramonage chimique
et/ou catalytique des appareils de combustion et des conduits
de fumée. Elle concerne plus particulièrement un agent combus-
tible solide de destruction chimique et/ou catalytique de la
suie, son procédé de fabrication et son utilisation.
Par "suie" , dans la présente description, on entend les
dépôts de toute nature qui se forment dans les appareils de
chauffage et plus particulièrement dans les conduits de fumée.
Ces dépôts peuvent être de nature diverse, notamment des parti-
cules de matière carbonée, des cendres entraînées et surtout
des goudrons. Ces derniers se déposent principalement dans la
partie inférieure des conduits de fumée. La formation et le dé-
pôt de ces matières sont particulièrement accentués dans le cas
de la combustion de combustibles solides tels que le charbon et
le bois, en particulier avec les foyers fermés ou "inserts".
L'accumulation de ces matières et notamment des gou-
drons dans les cheminées est dangereuse car ces matières sont
inflammables et sont à l'origine des feux de cheminée. Elles
sont aussi à l'origine du mauvais tirage des cheminées et appa-
reils de combustion car elles rétrécissent la section des
conduits. Un ramonage traditionnel avec un hérisson ne peut
venir à bout des goudrons qui forment une croûte dure, collée
aux parois du conduit de sorte que, même après un ramonage méca-
nique traditionnel, le risque de feu de cheminée persiste.
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On trouve actuellement sur le marché des produits de ra-
monage dits "chimiques" ou "catalytiques" . Certains de ces pro-
duits renferment du soufre destiné à décomposer les goudrons
pour faciliter leur combustion avec tous les risques que cela
comporte, notamment le risque d'un feu de cheminée, car il faut
chauffer le conduit au maximum pour rendre le produit efficace,
et le risque de détérioration des conduits par la soude causti-
que ou ses produits de décomposition.
La littérature scientifique et les brevets énumèrent de
nombreux autres agents chimiques ou catalytiques destinés à
empêcher la formation de dépôts dans les fours et les cheminées
ou même â détruire ces dépôts une fois qu'ils ont été formés,
mais ces agents sont le plus souvent d' un emploi peu pratique,
notamment lorsqu' ils sont présentés sous forme liquide ou sous
forme de poudre. Les agents liquides nécessitent des buses
d' injection et leur emploi ne peut donc être envisagé avec les
appareils de chauffage domestiques ; quant aux agents en pou-
dre, leur emploi est délicat car il faut ajouter une poudre en
dosage plus ou moins précis sur un feu plus ou moins soutenu,
très difficile à mesurer et à maîtriser. En outre une grande
partie de la poudre ou de ses produits de décomposition est
entraînée dans l' atmosphère, ce qui représente une perte et des
risques de pollution.
Le document FR-A-2 554 458 décrit un agent combustible
solide agissant de façon préventive ou curative sur les dépôts
et la suie dans les générateurs de calories. Cet agent peut com
prendre, entre autres, une matière combustible cellulosique
particulaire, un agent actif préventif ou curatif pour la suie
et les dépôts goudronneux et facultativement un liant. Les ag
glomérés obtenus, par exemple sous forme de briquettes, de bû-
chettes ou de granulés sont introduits dans un foyer actif, à
raison d' environ un kilogramme par tonne de combustible, l' ag-
gloméré renfermant lui-même quelques grammes ou dizaines de
grammes d'agent anti-suie par kilogramme d'aggloméré.
L'emploi de cire de paraffine comme liant pour des ma-
tières cellulosiques dans la fabrication d'allume-feux et de
bûches artificielles est connu des documents US-A-4 147 518 et
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US-A-3 297 419 respectivement. Ce dernier document prévoit
d'incorporer aux bûches artificielles des additifs organo-
métalliques, en proportion inférieure à 0,1% et dont
l'effet est d'améliorer la combustion terminale des
bûches, ou des nitrates â raison de 5% en poids pour
simuler les craquements produits par une bûche en bois
réelle. Il n'y a aucune suggestion d'un effet sur le
ramonage des cheminées.
Le document US-A-3 637 355 décrit aussi des
bûches artificielles à base de sciure de bois et de cire
de paraffine. Ces bûches renferment des colorants de
flamme, y compris des sels de métaux en proportion minime,
de l'ordre de 1 à 2% dans l'exemple. Rien n'est indiqué
concernant un possible effet de ramonage des cheminées.
Les inconvénients précités des agents de
ramonage connus sont réduits ou supprimés par l'emploi de
l'agent solide de destruction des suies, ou agent de
ramonage, de l'invention, et par le mode préféré de sa
mise en oeuvre.
L'invention repose sur le concept nouveau de
réaliser une masse solide combustible incorporant un agent
de destruction de la suie et notamment des goudrons. La
combustion de cette masse permet à l'agent de destruction
de la suie de se volatiliser au fur et à mesure de la
combustion et de venir au contact de la suie et des
goudrons.
L'agent de ramonage de l'invention est donc
constitué d'un agrégat solide comprenant, comme consti-
tuants essentiels:
a) une matière combustible cellulosique solide
particulaire,
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b) un agent chimique et/ou catalytique destruc-
teur de suie, et
c) un liant.
Plus particulièrement la présente invention vise
un agent combustible solide de destruction de la suie et
des dépôts goudronneux, constitué d'un agrégat solide
comprenant, comme constituants essentiels:
a) une matière combustible cellulosique solide
particulaire,
b) un agent chimique et/ou catalytique destruc-
teur de suie, et
c) un liant,
dans lequel les proportions relatives desdits constituants
essentiels sont, en poids, de 20 à 80% de a), de 10 à 40%
de b) et de 10 à 70% de c) pour 100 parties de (a + b + c).
La présente invention propose aussi un procédé
de destruction de la suie et des dépôts goudronneux du
conduit de fumée d'un foyer, ledit procédé comportant la
mise en place dans ledit foyer, qui n'est pas déjà allumé
et entretenu, d'un agent combustible solide constitué d'un
agrégat solide renfermant, comme constituants essentiels,
a) une matière combustible cellulosique solide
particulaire,
b) un agent chimique et/ou catalytique destruc-
teur de suie et de dépôts goudronneux, et
c) un liant, et l'inflammation et la combus-
tion dudit agent dans ledit foyer, le pourcentage et la
quantité de a), b) et c) étant suffisant pour permettre de
détruire substantiellement la suie et les dépôts
goudronneux, et ainsi nettoyer le conduit.
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De préférence les composants ci-dessus se
trouvent en mélange sensiblement homogène, bien que l'on
puisse envisager, par exemple, l'emploi de couches
successives des éléments (a) et (b) liées par l'élément
(c), ou encore un enrobage superficiel final du mélange
par le seul composant (c) ou (a) ou le
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mélange (c + a), par exemple pour accélérer l'inflammation. On
peut aussi mettre la totalité du composant (b) au centre ou dans
l'axe central de la composition.
L'agent de ramonage de l'invention présente plusieurs
avantages par rapport aux agents de ramonage de la technique
antérieure, et notamment les suivants .
- il est "autonome", c'est-à-dire qu'il n'est plus be-
soin de faire un feu séparé et d'y ajouter une bûche artifi-
cielle ou une poudre en dosage mal réglé ; il est donc beaucoup
plus facile à utiliser par n' importe quel utilisateur en toute
sécurité et fiabilité, particulièrement dans les cheminées
fortement encrassées,
- il est également plus performant en ce sens que le dé-
gagement du produit actif va se poursuivre de manière régulière
tout au long de la combustion ce qui donne à ce produit actif un
temps suffisant-pour traiter les goudrons, la combustion de
l' agent de ramonage amenant les goudrons à une température per-
mettant de les traiter de manière efficace. Le ramonage est donc
obtenu plus rapidement que par emploi des techniques chimiques
et/ou catalytiques connues.
La matière combustible cellulosique solide particulaire
est de préférence constituée de particules de bois, par exemple
sous forme de sciure, de farine, de copeaux, de fibres ou analo-
Bues. On peut néanmoins utiliser d'autres matières combusti-
bles cellulosiques, par exemple des produits de broyage ou ha-
chage de paille de céréales, des résidus broyés et séchés de
certaines ordures ménagères (résidus végétaux) ou des résidus
d'usines de pàte à papier. La dimension des particules est avan-
tageusement comprise entre 0,1 et 10 mm pour la sciure et la
farine de bois. D'autres matières sont plus longues (copeaux ou
fibres) mais leur épaisseur est alors de préférence comprise
entre 0,1 et 2 mm.
L'agent chimique et/ou catalytique destructeur de suie
et notamment de goudron peut être l'un quelconqûe des agents
utilisables à cette fin et dont on peut trouver de nombreux
exemples dans la littérature scientifique et les brevets. On
mentionnera, sans que cette liste soit limitative, les sels
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d'ammonium tels que le chlorure, le nitrate, l'acétate ou le
sulfate d' ammonium, les acétates et nitrates de potassium et/ou
magnésium, les phosphates tels que les phosphates d' ammonium et
les phosphates de métaux alcalins et alcalino-terreux, les car-
s bonates, oxydes et hydroxydes de métaux alcalins et alcalino-
terreux, par exemple ceux de sodium, potassium, calcium et am-
monium. Les composés de métaux polyvalents tels que le cuivre,
le manganèse, le fer et le cérium peuvent avoir un effet cataly-
tique et sont donc utiles dans l' invention, par exemple à raison
de 0, 1 à 2 ~ en poids. Ces divers composés peuvent être utilisés
seuls ou en mélanges. A titre d'exemples on peut citer .
- un mélange de nitrate de potassium et de sulfate d'am-
monium (1 . 10 à 10 . 1 en poids),
- un mélange de sulfate d' ammonium et de chlorure de ma-
gnésium (2 . 10 à 10 . 2 en poids),
- un mélange de phosphate dicalcique, de chlorure d' am-
monium, de sulfate de fer et de nitrate de calcium,
- un mélange de phosphate d' ammonium, de sulfate d' ammo-
nium et de nitrate de cuivre,
- un mélange d' acétate de potassium et de nitrate de ma-
gnésium.
Des résultats supérieurs ont été obtenus avec un mélange
de P205 ou d' acide phosphorique et d' un sel d' ammonium, notam-
ment un mélange de pentoxyde de phosphore et.d' un sel d' ammonium
à raison de 10-90 ~S en poids de l'un pour 90-10 ~ en poids de
l'autre, par exemple un mélange de pentoxyde de phosphore et de
sul fate d' ammonium ( 1 : 10 à 10 : 1 en poids ) avec ou sans addi-
tion d'un composé de cuivre ou de manganèse.
Le mécanisme d' action de l' agent destructeur de suie et
de goudrons [élément (b) de l'invention) dépend dans une cer
taine mesure de l'agent choisi, mais, quel que soit cet agent,
son mécanisme d' action est encore mal connu. Ce qui est constaté
c'est que ces agents facilitent la conversion des dépôts gou
dronneux en cendres pulvérulentes et peu adhéréntes qui se
détachent plus facilement.. Les sels d'ammonium se vaporisent
facilement et servent d'entraîneurs pour les autres composés
minéraux présents. Ils ont toutefois aussi une action propre de
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désagrégation des dép8ts.
On pense donc que le mécanisme est principalement chimi-
que mais que les métaux ou composés de métaux éventuellement
présents, tels que ceux du fer, du cuivre ou du manganèse, peu-
vent avoir une action catalytique.
Les explications précitées ne doivent pas être considé-
rées comme limitant l'invention de quelque manière que ce
soit.
Le liant est une matière quelconque capable de maintenir
la cohésion du mélange des éléments (a) et (b). La préférence
est donnée à une cire de paraffine solide à la température ordi-
naire. En effet 1a paraffine est une matière combustible par
effet de mèche et qui, à l'état fondu, peut imprégner les élé-
ments (a) et (b), et, après refroidissement, maintient une bonne
cohésion entre ces éléments dans le solide obtenu. On préfère
une paraffine qui fond au-delà de 40°C. On peut toutefois éga-
lement utiliser une colle naturelle, artificielle ou synthéti-
que, et par exemple une colle vinylique, une résine thermoplas-
tique, une matière amylacée, de l'acide stéarique.
Les proportions relatives des éléments (a, b et c) peu-
vent varier largement en fonction notamment de la nature propre
de chacun des éléments de la composition, de leur porosité, de
leur combustibilité et, pour l' agent de destruction de la suie,
de son efficacité.
Dans la plupart des cas, les proportions pondérales re-
lat ives seront de 20 à 80 ~ de ( a ) , 10 à 40 ~k de ( b ) et 10 à 70
de (c) pour 100 parties du mélange (a + b + c). Des matières
additionnelles peuvent toutefois être présentes, soit comme
diluants, par exemple de la silice et des silicates, soit comme
additifs de combustion, soit comme agents modifiant l'esthé-
tique, par exemple un colorant ou un pigment, soit à toute autre
fin. Leur proportion pondérale ne dépassera pas la moitié de la
proportion de (a + b + c) et restera de préférence inférieure à
10 ~S et, mieux, inférieure à 5 ~ de cette proportion.
On préfère toutefois les proportions suivantes .
( a ) . 25 à 45 ~k en poids
(b) . 15 à 30 ~ en poids
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(c) : 40 à 65 ~ en poids, le tout ramené à 100 parties de
(a + b + c).
L'agent combustible de destruction de la suie selon
l'invention peut se présenter sous toute forme désirée soit
régulière, par exemple cubes, cylindres, polygones quelcon
ques, sphères, soit sous forme aléatoire. Dans le cas de foyers
utilisant normalement le bois, on préfère une forme en bûche ou
bûchette à la fois plus esthétique et plus pratique. Les dimen-
sions de la bûche ou bûchette pourront être quelconques et
seront de préférence approximativement celles des bûches de
bois habituellement utilisées dans le foyer, correspondant le
plus souvent â une longueur de 10 à 40 cm.
Le procédé de fabrication des agrégats de l'invention
peut être du même type que celui utilisé classiquement dans la
fabrication d'une bûche en sciure de bois et paraffine ou dans
la fabrication d'une bûche simplement compressée, à la diffé-
rence près que la matière combustible (a) est additionnée
d'agent anti-suie (b) avant encollage ou enrobage par l'agent
( c ) ou au cours de celui-ci . Le mélange obtenu ( a + b + c ) peut
être moulé à la presse ou extrudé, ou encore coulé dans des
moules. Si le liant est utilisé sous forme de solution ou dis-
persion dans un solvant, on élimine celui-ci par évaporation ou
séchage. On préfère que les éléments de l'agrégat soient répar-
tis de manière sensiblement homogène, bien que l'on puisse
aussi disposer l'agent (b) au centre ou par couches succes-
sives.
L'agrégat, par exemple la bûche, obtenu peut ensuite, si
désiré, être emballé dans une enveloppe en matière de préféren-
ce combustible qui facilitera l'inflammation, par exemple du
papier, du carton ou du papier ou carton paraffiné ou traité
pour faciliter son ignition.
Exemple
On mélange à la température de 80°C 400 parties en poids
de sciure de bois sèche de granulométrie moyenne-de 1 mm avec
200 parties en poids d'un mélange en parties égales en poids de
sulfate d' ammonium et de pentoxyde de phosphore et 600 parties
en poids de paraffine fondue. Après refroidissement partiel
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pour solidifier au moins en partie la paraffine, on extrude le
mélange et on découpe des morceaux d'extrudés d'une longueur
d' environ 30 cm, le diamètre moyen étant d' environ 12 à 15 cm.
Ces morceaux ont l'apparence de bûches. On emballe ces bûches
dans des sacs en papier, ce qui n'est toutefois pas indispen-
sable.
On place une bûche de ce type dans un foyer à bois,
préalablement éteint et dont la cheminée nécessite un ramonage
et on enflamme cette bûche. La bûche brûle avec flamme pendant
environ 30 minutes à 2 heures selon sa taille, et dégage de la
chaleur qui échauffe la cheminée et ramollit les dépôts, tandis
que le produit actif commence à traiter la cheminée. Ensuite la
bûche continue de se consumer doucement tout en dégageant une
fumée lente qui peut durer, par exemple, de 2 à 6 heures. L'ac-
tion du produit actif se poursuit et l' on peut constater ensuite
que les dépôts dans la cheminée ont été fortement réduits, sinon
supprimés, ou encore ont été rendus friables ce qui permet leur
détachement aisé. Dans le cas de cheminées très sales, le trai-
tement peut être renouvelé.
Ainsi en quelques heures on obtient un résultat égal ou
supérieur à celui obtenu en 8 à 10 jours de traitement avec les
poudres du commerce.
I1 convient de noter qu'il n'est pas nécessaire de met
tre la bûche dans un foyer déjà allumé et entretenu. Tvut au
contraire les meilleurs résultats sont obtenus en l'absence de
tout autre. combustible.
De bons résultats ont également été obtenus avec un
mélange de sulfate d'ammonium et de chlorure de potassium
(40/60 en poids) ainsi qu'avec un mélange d'acétate de potas-
sium et de sulfate d'ammonium (30/70 en poids) avec ou sans
addition de nitrate de cuivre.
