CA1143277A - Bruleur a gaz a air souffle a tres grande variation de debit - Google Patents
Bruleur a gaz a air souffle a tres grande variation de debitInfo
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Abstract
L'invention concerne un brûleur à gaz à air soufflé dont le débit calorifique peut varier sur une plage de réglage très étendue et notamment susceptible de fonctionner pour de très faibles débits, brûleur à gaz comportant un dispositif d'arrivée du gaz et un dispositif d'arrivée de l'air, ainsi qu'un conduit divergent dans lequel s'effectue le mélange air-gaz. Ce brûleur est caractérisé en ce que la section terminale divergente présente au moins deux étages d'introduction d'air et/ou de gaz combustible. Application à tous les procédés de combustion dans lesquels le débit de gas combustibles est susceptible de varier dans de grandes proportions et, notamment, au procédé Claus.
Description
~3~2~7 La présente invention concerne un brûleur à gaz à air soufflé dont le débit calorifique peut varier sur uneplage de réglage tres étendue et qui est notamment susceptible de fonc-tionner pour de très faibles débits.
La mise au point de brûleurs à air soufflé à une importance considérable dans de nombreuses industries, et notamment dans l'industrie chimique lourde où ils sont indis-pensables dans les procédés d'obtention de nombreux produits fabriqués à grande échelle et servant de matière première dans des industries de transformation.
Or, la plupart des brûleurs à gaz à air soufflé ont des sections fixes d'injection du gaz et de l'air; en conséquence, les vitesses d'injection, dans ces sections fixes, diminuent lorsque le débit calorifique demandé décroit. Or, ces vitesses atteignent, à basse allure, des valeurs insuffisantes pour assurer un mélange satisfaisant de l'air et du gaz et, par suite, une combustion complèté, rapide, stable.
Cette caractéristique des brûleurs classiques n'est pas sans inconvénient: en effet, de nombreuses opérations nécessitent ainsi l'utilisation de foyers à plusieurs brûleurs pouvant être allumés successivement en fonction du débit calorifique demandé.
En conséquence, dans ces installations, il faut changer fréquemment de brûleur en cours de fonctionnement ce qui oblige à effectuer des opérations successives et relativement longues d'arrêt et de rallumage des brûleurs et n'est pas sans augmenter considérablement le prix de revient du produit fini.
De plus, dans ce type d'installations, la chaleur du foyer entraine une détérioration accélérée des brûleurs à
l'arrêt, notamment dans le cas de foyers briquetés maintenus à haute température, ou de foyers fonctionnant en pression.
1143~277 Dans certaines installations, pour éviter les incon-vénients mentionnes ci-dessus, on est oblige de souffler de l'air, des fumees, ou de la vapeur sur les brûleurs a l'arrêt afin de les refroidir en cours de procedé, ce qui entralne un gaspillage important d'energie thermique.
On a bien deja propose des dispositifs permettant de faire varier la section d'injection de l'air et celle du gaz d'un bruleur pour conserver aux vitesses des fluides une valeur suffisante en dépit de la variation des debits.
Mais, de tels dispositifs sont mis en echec pour les tres faibles debits parce que la section terminale du brûleur ne varie pas et que la vitesse de melange du gaz et de l'air demeure tres faible.
La presente invention a pour objet de remedier aux inconvenients mentionnes ci-dessus, en proposant un brûleur ~ gaz susceptible de fonctionner correctement a de tres faibles debits et donc pouvant être installe en tant que brûleur unique sur des foyers qui necessitaient jusqu'alors l'uti]isation de plusieurs brûleurs.
A cet effet, la presente invention concerne un brûleur a gaz à air souffle dont le debit calorifique peut varier sur une plage de réglage tres étendue et notamment susceptible de fonctionner pour de tres faibles débits, brûleur à gaz comportant un dispositif d'arrivee du gaz et un disposi-tif d'arrivee de l'air, ainsi quiune conduite divergente dans lequel s'effectue le melange air-gaz, bruleur caracterisé en ce que la section terminale divergente présente au moins deux étages d'introduction d'air de combustion.
L'avantage de disposer d'un brûleur unique ~ tres grande variation de débit concerne tous les foyers et particu-lièrement les fours de fabrication du soufre par combustion B
~143;~7~;~
d'hydrogène sulfuré (procéde Claus).
Sur ce dernier type de four toute introduction de fluide de refroidissement d'un brûleur a l'arrêt compromet le rendement du procede en provoquant une dilution des gaz reac-tifs. Il en résulte une perte de production, une corrosion acceleree et une pollution atmospherique accrue. En outre, une faible vitesse du gaz à la sortie du conduit est la cause d'un mauvais melange des gaz et, par suite, d'un mauvais ren-dement de la reaction de combustion, ce qui provoque egalement un accroissement de la pollution atmospherique. I
Au contraire le maintien d'une grande vitesse des gaz sur tout le trajet parcouru et même aux faibles débits, provoque un meilleur mélange avec l'air d'ou il résulte une flamme courte, une température de flamme plus élevée et un meilleur rendement de réaction.
De preference, le diametre intérieur minimum du deuxieme etage est au moins sensiblement égal au diamatre terminal intérieur du premier étage.
On parvient à obtenir ainsi une bien meilleure con-tinuite dans la décroissance de la vitesse du mélange en aval du premier étage.
Le brûleur peut comporter des moyens de réglage séparés des sections d'injection du gaz et de l'air.
De préférence, le dispositif d'arrivée de gaz est une tuyere et le moyen de réglage de la section d'injection du gaz est un opercule coulissant situé sur l'orifice de la tuyere d'amenee du gaz, le mouvement de cet orifice étant commandé par l'intermédiaire d'une commande manuelle ou moto-risée, asservie ou non a la pression dans la tuyere.
Dans chaque étage d'introduction de l'air de combus-tion, l'air peut traverser un registre muni d'aubes inclinables permettant de modifier la section d'injection au moyen d'un 3;~7 levier de commande.
Dans cha~ue étage, la conduite divergente dans lequel s'écoule le mélange possède de préference un col tres étroit, calcule pour le debit le plus faible demande au brû-leur.
La mise en service des étages peut être soit discon-tinue, soit rendue continue par un dispositif d'asservissement des papillons de réglage de débit d'air.
Les caracteristiques d'un mode de realisation prefe-rentiel du brûleur ~ gaz qui fait l'objet de la presente inven-tion sont décrites plus en détail à l'aide du dessin annexé
donné à titre d'exemple et représentant une coupe schématique d'un tel brûleur.
Selon cette figure, le brûleur se compose d'un dispositif 1 d'arrivée du gaz selon la flache A, et d'un dis-positif 2 d'arrivée de l'air de combustion selon les fl8ches B.
Le gaz qui arrive par le dispositif l! ainsi que l'air arrivant par le dispositif 2 sont mélangés.dans un con-duit divergent 3 à partir duquel s'écoule le mélange AB et qui sera decrit plus en détail dans la suite de ces exposé.
Le dispositif d'amenée du gaz sous pression 1 est une tuy~re 4, dont l'extrémité 5 débouchant dans la conduite divergente.3 est coiffée d'un opercule coulissant 6 susceptible de se déplacer longitudinalement sur l'axe I-I de la tuyère 4.
Le déplacement longitudinal de l'opercule 6 dont dépend la section d'injection du gaz sous pression est commandé au moyen A 4 _ L32~7 Le dispositif d'amenée de l'air de combustion se compose d'un caisson, à partir duquel l'air arrive dans le conduit divergent 3 en traversant un registre 10 muni d'aubes inclinables 11 permettant de modifier la section d'injection de l'air dans le divergent au moyen d'un levier de commande 12.
Selon l'invention, et pour permettre au brûleur d'être utilisé sur une plage de réglage très étendue et notamment pour des débits calorifiques très faibles, le conduit divergent 3 peut se décomposer en deux étages d'introduction de l'air de combustion.
Selon la figure, la conduite divergente 3 comporte deux étages 30 et 31, la totalité du gaz étant injectée dans le premier étage 30, tandis que l'air peut être injecté suc-cessivement dans les étages 30 et 31.
Il est bien évident que là conduite divergente pourrait comporter plus de deux étages, ou bien que l'introduc-tion du gaz pourrait être échelonnée sur les deux étages sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
Pour permettre une introduction étagée de l'air de combustion B, le caisson 9 est subdivisé en deux comparti-ments 90 et 91, chacun de ces compartiments étant reliés à
l'un des étages 30 ou 31 de la conduite divergente 3.
Chacun des compartiments 90 ou 91 est relié à un registre 10 muni d'aubes inclinables 11 qui permettent de modifier la section d'injection au moyen de leviers 12.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à
l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à
partir duquel on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
L'invent-ion sera mieux comprise à l'aide de l'exemple 3;~77 non limitatif suivant:
EXEMPLE
Un brûleur suivant l'invention comporte une tuyère 5 d'un diamètre intérieur de 75 mm et un opercule 6 de réglage du débit de la tuyère.
La température d'un gaz acide contenant environ 60 ~
d'hydrogène sulfuré et 40 % de ~az carbonique étant de 40C et sa pression de 60 millibars au-dessus de la pression régnant dans le foyer, le débit admissible maximum est alors de 1641 Nm3/h.
Pour un débit de gaz acide d'environ 160 à 540 Nm3/heure, on admet dans le premier étage 30 par le comparti-ment 90 un débit d'air proportionnel au débit de ~az de 240 à
810 Nm3/heure. Le deuxième étage ne recoit alors qu'un faible débit d'air de refroidissement et un front de flamme parfaite-ment stable s'établit dans le premier étage.
Pour un débit de gaz acide supérieure à 540 Nm3/h, on maintient le débit d'air maximum du premier étage 30 et l'on admet l'excédent d'air nécessaire à la combustion dans le deuxième étage 31 par le compartiment 91. Le front de flamme se déplace alors et se stabilise dans le deuxième étage.
La mise au point de brûleurs à air soufflé à une importance considérable dans de nombreuses industries, et notamment dans l'industrie chimique lourde où ils sont indis-pensables dans les procédés d'obtention de nombreux produits fabriqués à grande échelle et servant de matière première dans des industries de transformation.
Or, la plupart des brûleurs à gaz à air soufflé ont des sections fixes d'injection du gaz et de l'air; en conséquence, les vitesses d'injection, dans ces sections fixes, diminuent lorsque le débit calorifique demandé décroit. Or, ces vitesses atteignent, à basse allure, des valeurs insuffisantes pour assurer un mélange satisfaisant de l'air et du gaz et, par suite, une combustion complèté, rapide, stable.
Cette caractéristique des brûleurs classiques n'est pas sans inconvénient: en effet, de nombreuses opérations nécessitent ainsi l'utilisation de foyers à plusieurs brûleurs pouvant être allumés successivement en fonction du débit calorifique demandé.
En conséquence, dans ces installations, il faut changer fréquemment de brûleur en cours de fonctionnement ce qui oblige à effectuer des opérations successives et relativement longues d'arrêt et de rallumage des brûleurs et n'est pas sans augmenter considérablement le prix de revient du produit fini.
De plus, dans ce type d'installations, la chaleur du foyer entraine une détérioration accélérée des brûleurs à
l'arrêt, notamment dans le cas de foyers briquetés maintenus à haute température, ou de foyers fonctionnant en pression.
1143~277 Dans certaines installations, pour éviter les incon-vénients mentionnes ci-dessus, on est oblige de souffler de l'air, des fumees, ou de la vapeur sur les brûleurs a l'arrêt afin de les refroidir en cours de procedé, ce qui entralne un gaspillage important d'energie thermique.
On a bien deja propose des dispositifs permettant de faire varier la section d'injection de l'air et celle du gaz d'un bruleur pour conserver aux vitesses des fluides une valeur suffisante en dépit de la variation des debits.
Mais, de tels dispositifs sont mis en echec pour les tres faibles debits parce que la section terminale du brûleur ne varie pas et que la vitesse de melange du gaz et de l'air demeure tres faible.
La presente invention a pour objet de remedier aux inconvenients mentionnes ci-dessus, en proposant un brûleur ~ gaz susceptible de fonctionner correctement a de tres faibles debits et donc pouvant être installe en tant que brûleur unique sur des foyers qui necessitaient jusqu'alors l'uti]isation de plusieurs brûleurs.
A cet effet, la presente invention concerne un brûleur a gaz à air souffle dont le debit calorifique peut varier sur une plage de réglage tres étendue et notamment susceptible de fonctionner pour de tres faibles débits, brûleur à gaz comportant un dispositif d'arrivee du gaz et un disposi-tif d'arrivee de l'air, ainsi quiune conduite divergente dans lequel s'effectue le melange air-gaz, bruleur caracterisé en ce que la section terminale divergente présente au moins deux étages d'introduction d'air de combustion.
L'avantage de disposer d'un brûleur unique ~ tres grande variation de débit concerne tous les foyers et particu-lièrement les fours de fabrication du soufre par combustion B
~143;~7~;~
d'hydrogène sulfuré (procéde Claus).
Sur ce dernier type de four toute introduction de fluide de refroidissement d'un brûleur a l'arrêt compromet le rendement du procede en provoquant une dilution des gaz reac-tifs. Il en résulte une perte de production, une corrosion acceleree et une pollution atmospherique accrue. En outre, une faible vitesse du gaz à la sortie du conduit est la cause d'un mauvais melange des gaz et, par suite, d'un mauvais ren-dement de la reaction de combustion, ce qui provoque egalement un accroissement de la pollution atmospherique. I
Au contraire le maintien d'une grande vitesse des gaz sur tout le trajet parcouru et même aux faibles débits, provoque un meilleur mélange avec l'air d'ou il résulte une flamme courte, une température de flamme plus élevée et un meilleur rendement de réaction.
De preference, le diametre intérieur minimum du deuxieme etage est au moins sensiblement égal au diamatre terminal intérieur du premier étage.
On parvient à obtenir ainsi une bien meilleure con-tinuite dans la décroissance de la vitesse du mélange en aval du premier étage.
Le brûleur peut comporter des moyens de réglage séparés des sections d'injection du gaz et de l'air.
De préférence, le dispositif d'arrivée de gaz est une tuyere et le moyen de réglage de la section d'injection du gaz est un opercule coulissant situé sur l'orifice de la tuyere d'amenee du gaz, le mouvement de cet orifice étant commandé par l'intermédiaire d'une commande manuelle ou moto-risée, asservie ou non a la pression dans la tuyere.
Dans chaque étage d'introduction de l'air de combus-tion, l'air peut traverser un registre muni d'aubes inclinables permettant de modifier la section d'injection au moyen d'un 3;~7 levier de commande.
Dans cha~ue étage, la conduite divergente dans lequel s'écoule le mélange possède de préference un col tres étroit, calcule pour le debit le plus faible demande au brû-leur.
La mise en service des étages peut être soit discon-tinue, soit rendue continue par un dispositif d'asservissement des papillons de réglage de débit d'air.
Les caracteristiques d'un mode de realisation prefe-rentiel du brûleur ~ gaz qui fait l'objet de la presente inven-tion sont décrites plus en détail à l'aide du dessin annexé
donné à titre d'exemple et représentant une coupe schématique d'un tel brûleur.
Selon cette figure, le brûleur se compose d'un dispositif 1 d'arrivée du gaz selon la flache A, et d'un dis-positif 2 d'arrivée de l'air de combustion selon les fl8ches B.
Le gaz qui arrive par le dispositif l! ainsi que l'air arrivant par le dispositif 2 sont mélangés.dans un con-duit divergent 3 à partir duquel s'écoule le mélange AB et qui sera decrit plus en détail dans la suite de ces exposé.
Le dispositif d'amenée du gaz sous pression 1 est une tuy~re 4, dont l'extrémité 5 débouchant dans la conduite divergente.3 est coiffée d'un opercule coulissant 6 susceptible de se déplacer longitudinalement sur l'axe I-I de la tuyère 4.
Le déplacement longitudinal de l'opercule 6 dont dépend la section d'injection du gaz sous pression est commandé au moyen A 4 _ L32~7 Le dispositif d'amenée de l'air de combustion se compose d'un caisson, à partir duquel l'air arrive dans le conduit divergent 3 en traversant un registre 10 muni d'aubes inclinables 11 permettant de modifier la section d'injection de l'air dans le divergent au moyen d'un levier de commande 12.
Selon l'invention, et pour permettre au brûleur d'être utilisé sur une plage de réglage très étendue et notamment pour des débits calorifiques très faibles, le conduit divergent 3 peut se décomposer en deux étages d'introduction de l'air de combustion.
Selon la figure, la conduite divergente 3 comporte deux étages 30 et 31, la totalité du gaz étant injectée dans le premier étage 30, tandis que l'air peut être injecté suc-cessivement dans les étages 30 et 31.
Il est bien évident que là conduite divergente pourrait comporter plus de deux étages, ou bien que l'introduc-tion du gaz pourrait être échelonnée sur les deux étages sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
Pour permettre une introduction étagée de l'air de combustion B, le caisson 9 est subdivisé en deux comparti-ments 90 et 91, chacun de ces compartiments étant reliés à
l'un des étages 30 ou 31 de la conduite divergente 3.
Chacun des compartiments 90 ou 91 est relié à un registre 10 muni d'aubes inclinables 11 qui permettent de modifier la section d'injection au moyen de leviers 12.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à
l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à
partir duquel on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.
L'invent-ion sera mieux comprise à l'aide de l'exemple 3;~77 non limitatif suivant:
EXEMPLE
Un brûleur suivant l'invention comporte une tuyère 5 d'un diamètre intérieur de 75 mm et un opercule 6 de réglage du débit de la tuyère.
La température d'un gaz acide contenant environ 60 ~
d'hydrogène sulfuré et 40 % de ~az carbonique étant de 40C et sa pression de 60 millibars au-dessus de la pression régnant dans le foyer, le débit admissible maximum est alors de 1641 Nm3/h.
Pour un débit de gaz acide d'environ 160 à 540 Nm3/heure, on admet dans le premier étage 30 par le comparti-ment 90 un débit d'air proportionnel au débit de ~az de 240 à
810 Nm3/heure. Le deuxième étage ne recoit alors qu'un faible débit d'air de refroidissement et un front de flamme parfaite-ment stable s'établit dans le premier étage.
Pour un débit de gaz acide supérieure à 540 Nm3/h, on maintient le débit d'air maximum du premier étage 30 et l'on admet l'excédent d'air nécessaire à la combustion dans le deuxième étage 31 par le compartiment 91. Le front de flamme se déplace alors et se stabilise dans le deuxième étage.
Claims (10)
1. Brûleur à gaz à air soufflé dont le débit calori-fique peut varier sur une plage de réglage très étendue et notamment susceptible de fonctionner pour de très faibles débits, brûleur à gaz comportant un dispositif d'arrivée du gaz et un dispositif d'arrivée de l'air, ainsi qu'une conduite divergente dans lequel s'effectue le mélange air-gaz, brûleur à gaz caractérisé en ce que la section terminale divergente présente au moins deux étages d'introduction d'air de combus-tion.
2. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le diamètre intérieur minimum du deuxième étage est au moins sensiblement égal au diamètre terminal intérieur du premier étage.
en ce que le diamètre intérieur minimum du deuxième étage est au moins sensiblement égal au diamètre terminal intérieur du premier étage.
3. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé
en ce qu'il comporte des moyens de réglage séparés des sections d'injection du gaz et de l'air.
en ce qu'il comporte des moyens de réglage séparés des sections d'injection du gaz et de l'air.
4. Brûleur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif d'arrivée de gaz est une tuyère,et en ce que le moyen de réglage de la section d'injection du gaz est un opercule coulissant situé sur l'orifice de ladite tuyère, le mouvement de cet orifice étant commandé par l'intermédiaire d'une commande manuelle ou motorisée, asservie ou non à la pression dans la tuyère.
5. Brûleur selon la revendication 1, 3 ou 4, carac-térisé en ce que, dans chaque étage d'introduction de l'air de combustion, l'air traverse un registre muni d'aubes incli-nables permettant de modifier la section d'injection au moyen d'un levier de commande.
6. Brûleur selon la revendication 1, 3 ou 4, carac-térisé en ce que, dans chaque étage, la conduite divergente possède un col très étroit calculé pour le débit le plus faible demandé au brûleur.
7. Brûleur selon la revendication 1, 3 ou 4, carac-térisé en ce qu'il comporte un dispositif d'asservissement de papillons de réglage de débit d'air et de gaz.
8. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé
en ce que le dispositif d'arrivée de l'air comprend un caisson à partir duquel l'air arrive dans la conduite divergente en traversant un registre muni d'aubes inclinables permettant de modifier la section d'injection de L'air dans la conduite divergente au moyen d'un levier de commande.
en ce que le dispositif d'arrivée de l'air comprend un caisson à partir duquel l'air arrive dans la conduite divergente en traversant un registre muni d'aubes inclinables permettant de modifier la section d'injection de L'air dans la conduite divergente au moyen d'un levier de commande.
9. Brûleur selon la revendication 1, caractérisé
en ce que ladite conduite divergente comprend deux étages, la totalité du gaz étant injectée dans le premier étage, tandis que l'air est injecté successivement dans les deux étages.
en ce que ladite conduite divergente comprend deux étages, la totalité du gaz étant injectée dans le premier étage, tandis que l'air est injecté successivement dans les deux étages.
10. Brûleur selon la revendication 9, caractérisé
en ce que ledit caisson est subdivisé en deux compartiments, chacun de ces compartiments étant relié à l'un desdits deux étages de la conduite divergente.
en ce que ledit caisson est subdivisé en deux compartiments, chacun de ces compartiments étant relié à l'un desdits deux étages de la conduite divergente.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7921871 | 1979-08-31 | ||
| FR7921871A FR2464433A1 (fr) | 1979-08-31 | 1979-08-31 | Bruleur a gaz a air souffle a tres grande variation de debit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1143277A true CA1143277A (fr) | 1983-03-22 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000359274A Expired CA1143277A (fr) | 1979-08-31 | 1980-08-29 | Bruleur a gaz a air souffle a tres grande variation de debit |
Country Status (8)
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| FR (1) | FR2464433A1 (fr) |
| GB (1) | GB2058331B (fr) |
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| IT (1) | IT1132602B (fr) |
| NL (1) | NL8004846A (fr) |
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| DE476614C (de) * | 1928-02-23 | 1929-05-22 | Waerme Ausnutzung G M B H Dewa | Gasbrenner |
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| US2569514A (en) * | 1946-10-29 | 1951-10-02 | Smith Corp A O | Single axial port gas burner with two-stage mixing |
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- 1980-08-26 GR GR62751A patent/GR69945B/el unknown
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- 1980-08-27 NL NL8004846A patent/NL8004846A/nl active Search and Examination
- 1980-08-28 GB GB8027821A patent/GB2058331B/en not_active Expired
- 1980-08-29 IT IT24393/80A patent/IT1132602B/it active
- 1980-08-29 CA CA000359274A patent/CA1143277A/fr not_active Expired
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MKEX | Expiry |