gaz (suite)

La combustion du gaz est réalisée avec des brûleurs qui mettent en présence le gaz à brûler et l’air indispensable. Un jet de gaz sortant d’un injecteur produit avec l’air un mélange qui est brûlé à la sortie de la tête dudit brûleur (brûleur à mélange préalable par induction). On obtient une flamme bleue dont la température atteint en certains points 1 600 °C. Quand le mélange air-gaz est bien réglé, les produits de combustion ne contiennent que de la vapeur d’eau et du gaz carbonique. Il n’y a jamais présence de produits sulfureux. Dans les appareils industriels, des techniques de mélange plus élaborées sont parfois employées.

Avec le gaz manufacturé contenant beaucoup d’hydrogène, le gaz peut arriver pur aux orifices de sortie du brûleur et brûle en prélevant dans l’air ambiant tout l’oxygène nécessaire à sa combustion. On obtient ainsi une flamme blanche éclairante. Avec le gaz naturel, on ne peut obtenir pratiquement une telle flamme.

Dans certains usages, la flamme transmet directement sa chaleur au corps chauffé (brûleurs de la table de travail d’une cuisinière, chalumeau du soudeur ou du verrier). Le plus souvent, le brûleur est installé dans une enceinte appropriée, et la chaleur contenue dans les produits de combustion, et éventuellement émise par le rayonnement des flammes, est prélevée de façon à assurer le chauffage désiré (réchauffage, cuisson, fusion, évaporation, séchage). Le mélange air-gaz arrive à la tête du brûleur avec une vitesse qui doit rester dans certaines limites pour que la flamme ne décolle pas de la tête (soufflage) ou ne rentre pas à l’intérieur du brûleur (prise de feu à l’injecteur). Les brûleurs sont munis de dispositifs de réglage sur le débit de gaz ou les entrées d’air, qui permettent d’obtenir une flamme stable et une bonne combustion.

Comme il n’a pas été possible de concevoir des appareils capables d’utiliser tous les gaz sans aucune modification, on a été amené à définir trois familles de gaz :

• première famille : gaz de ville (pouvoir calorifique supérieur de 4,2 à 4,7 th/m³) ;

• deuxième famille : gaz naturel, air propané (pouvoir calorifique supérieur de l’ordre de 10 th/m³) ;

• troisième famille : butane, propane (pouvoir calorifique supérieur de 23 et 30 th/m³).

À l’intérieur d’une même famille, un brûleur peut être réglé avec des dispositifs préexistants simples. Quand on passe d’une famille à l’autre, la modification est plus importante (changement d’injecteur et éventuellement de la tête des brûleurs). Les constructeurs ont conçu des appareils « tous gaz » dans lesquels la modification se limite à un réglage ou au changement de l’injecteur. Un progrès important a été obtenu par la construction de brûleurs dits « à flamme pilote » ou « à flamme auto-stabilisée », qui, en particulier, sont beaucoup plus souples avec le gaz naturel que les anciens types de brûleurs. Un certain nombre d’appareils, surtout domestiques, ont été normalisés pour donner à la clientèle des garanties sur leur fonctionnement en ce qui concerne notamment la sécurité, le rendement et la qualité.

Les utilisations thermiques du gaz sont multiples :
— cuisine avec les brûleurs à feux nus, les brûleurs sous plaque, les fours, les grilloirs ;
— production d’eau chaude avec les chauffe-eau, chauffe-bains, accumulateurs, chaudières ;
— chauffage des locaux avec les radiateurs à rayonnement, à convection naturelle, à convection forcée, avec les chaudières à eau chaude, les générateurs d’air chaud, les aérothermes ;
— réfrigération avec le procédé dit « à absorption », qui fait appel à une source de chaleur ;
— conditionnement des locaux avec chauffage et réfrigération conjugués.

Les types et les puissances des appareils sont adaptés aux utilisations, qui peuvent être aussi bien domestiques que commerciales ou industrielles. On trouve cependant dans ces derniers domaines des appareillages spécifiques : chalumeaux, fours-tunnels, fours de traitement métallurgiques, fours de fusion des métaux, fours de forge, manèges de verrerie pour la production d’ampoules, flambage des fils et des tissus dans l’industrie textile, etc. Des progrès technologiques importants ont été obtenus par l’emploi de dispositifs de sécurité de commande et de régulation très fiables et très précis, faisant appel très souvent à des techniques électriques (étincelles, couple, thermostat). Une utilisation dont l’importance est de plus en plus grande est celle du chauffage des locaux, qui intéresse aussi bien les petits appartements que les immeubles ou les usines. Le gaz peut aussi être la source de ce qu’on appelle l’énergie totale, permettant de produire de la force motrice, de l’électricité, de la chaleur et du froid par une combinaison judicieuse de moteurs à gaz et de chaudières.

Cas des gaz de pétrole liquéfiés

• Le butane sert à de multiples usages domestiques, pour la cuisine, le chauffage, l’éclairage dans les habitations isolées ou non reliées au réseau de gaz urbain, pour les bateaux de plaisance, le camping, le caravaning, etc. Le butane est également incorporé dans les mélanges moussants, bombes à pulvérisation et autres aérosols, auxquels il fournit l’énergie nécessaire pour maintenir le produit sous pression, qu’il s’agisse d’insecticide, de médication, de détachant, de désodorisant, de cosmétique, etc., et pour le vaporiser d’une simple poussée du doigt. Pour ces usages, ainsi que pour les briquets à gaz, le butane doit être spécialement purifié et rendu sans odeur, ce qui s’obtient par un traitement au charbon adsorbant ou aux tamis moléculaires. Enfin, dans les raffineries, le butane est utilisé pour ajuster la tension de vapeur des carburants à la volatilité désirée, plus faible en été qu’en hiver.

• Le propane est surtout destiné aux utilisations industrielles (chauffage, découpage au chalumeau oxhydrique) ou agricoles (défrichage, défoliation), aux transports (tracteurs, autobus, locomotives) et aux moteurs fixes (treuils).