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Cette invention se rapporte à la technique de la trans- formation de gaz naturel en d'autres gaz combustibles, tels que l'éthane, et en constituants d'essence à indice élevé d'6ctane, tels que l'eotène, désignés de façon générale ci-après comme étant de l'essence , (dans cette transfor- mation, on obtient des substances additionnelles comme sous-produits , tels que l'alcool éthylique et des combusti- bles tels que de l'huile pour moteurs Diesel ) . De façon générale, la première opération, dans le traitement du gaz naturel pour effectuer ces transformations, consiste à brûler le gaz dans un four ou générateur sous une atmos- phère réductrice,
pourt transformer le gaz, qui consiste en " Brûleur "
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très grande partie en méthane (CH4), en oxyde de carbone (CO) et en hydrogène (H2). L'opération suivante, considérée de façon générale ) consiste à combiner l'oxyde de carbone et l'hydrogène, produits dans 'Le générateur, pour former des pro @uits tel que ceux décrits ci-dessus, cette opére- tion s'effectuant par catalyse dans un aspareil de réaction de synthèse.
L'invention se rapporte à la première opération. Dans cette opération, le gaz naturel est soumis à un chauffage préalable à une température relativement élevée, habituelle- ment jusqu'à environ 650 C, et est introduit dans le gênera- tour sous une pression supérieure à la pression atmosphéri- que , habituellement de l'ordre d'environ 18,5 à 21 kgQcmê.
Comité agent oxydant ou agent supportant la combustion, on emploie avantageusement de l'oxygène, qui est introduit dans le gaz naturel chauffe à brûler dans le générateur , dans une proportion insuffisante pour supporter une com- bustion complète, c'est-à-dire dans une proportion propre à maintenir une atmosphère réductrice . L'oxygène, habituel- lement d'une pureté d'environ 95 à 99%, est également intro- duit sensiblement à la même pression que celle à laquelle on fait travailler le générateur, et est de même préalable- ment chauffé.
La température à laquelle l'oxygène est pré- chauffé est également relativement élevée, mais pas assez élevée pour oxyder rapidenent le métal lorsqu'il est con- venablement protégé contre des sçurces de chaleur. On emploie habituellement une température d'environ 315 C, rnais avec une protection appropriée , par refroidissement, des pièces du brûleur qui viennent en contact avec l'oxygène et qui sont exposées à une chaleur extérieure, et avec un choix convenable des métaux employés pour ces pièces, on peut utiliser des températures supérieures à 315 C pour le chauffage de l'oxygène.
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On verra que les conditions de fonctionnement précé- demment mentionnées sont très dures, en fait si dures que la disposition d'un brûleur qui résistera @ ces conditions présente un problème difficile . Jusqu'ici le procédé a été réalisé seulement dans des installations relativement petites, quelque peu de l'ordre d'installations pilotes.
L'un des buts principaux de l'invention consiste à obtenir un dispositif efficace de brûleur, associé de façon efficace avec le générateur, et au moyen duquel il est possi- ble de réaliser le procédé de façon industrielle sur une grande échelle.
L'invention est décrite ci-après de façon détaillée, en référence aux dessins ci-joints sur lesquels : la fi;;. 1 est une vue plus ou moins schématique, en élévation de zôté, partiellement en couoe, d'un générateur muni d'un dispositif de brûleur selon l'invention; la fag. 2 est une vue en coupe verticale, @ échelle agrandie, à travers le brûleur, suivant la ligue 2-2 de la fig. 3; la fig. 3 est une vue en plan du brûleur de la fig. 2, tracée à une échelle encore plus grande ; la fig. 4 est une vue en plan d'une forme de réalisa- tion modifiée de brûleur; la fig. 5 est une vue représentant une variante de l'un des éléments du brûleur représenté sur les fig. 2 et 3;
la fig. 6 est une vue représentant un brûleur conve- nant pour de très petites installations telles qu'une installation pilote, mais présentant les principes de construction du brûleur selon les fig. 2 et 3; la fig. 7 est une vue en coupe transversale d'une autre forme de réalisation du brûleur convenant pour de petites installations ou-pour des essais;
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la fig. 8 est une vue en coupe représentant une varian- te du mode de raccordement du brûleur à la source de gaz naturel ; les fig. 9, 10 et 11 sont des vuespartielles en coupe représentant des formes de réalisation modifiées des pointes d'extrémité des tubes à oxygène.
En référence à la fig. 1 des dessins , A désigne le générateur et B le brûleur. Le générateur ne sera pas dé- crit en détail ici . Il suffira de mentionner qu'il a une hauteur d'environ 21 mètres et un diamètre extérieur de
3,30 mètres à l'endroit de la chambre de combustion 7, Avec le générateur est associée une chaudière de récupération de la chaleur pour produire de la vapeur, cette chaudière comprenant les tubes de chaudière formant une paroi d'eau les tubes de chaudière 9, le réservoir de vapeur et d'eau 11, la pompe de circulation 12, et des raccords appropriés. La chaudière est ainsi une chaudière à circula- tion forcée et on la fait de préférence travailler sous une pression telle qu'elle apparaîtra ci-après.
Le'générateur possède une enveloppe 13 résistant à la pression, de préfé- rence formée de viroles soudées entre elles.
La chaudière, outre qu'elle utilise de la chaleur qui serait autrement perdue, remplit certaines fonctions en ce qui concerne le traitement.
Il va maintenant être décrit le brûleur en référence aux fige 2 et 3. Le corps du brûleur est en grande partie composé de et formé par les tubes d'amenée d'oxygène 14 et les tubes à eau de refroidissement 15. Ces tubes sont disposés annulairement, comme représenté sur la fig. 3, de manière à former un conduit central 16 pour le gaz naturel préchauffé à traiter, lequel gaz est amené à l'extrémité d'entrée 17 du brûleur à partir d'une source appropriée et par des raccords appropriés (non représentés).Les extré- /1
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mités d'entrée des tubes à eau de refroidissement 15 sont raccordées au collecteur 18, à partir duquel ces tubes reçoivent leur eau de refroidissement.
Le collecteur est de préférence annulaire, c'est-à-dire en forme de tore, et entoure le corps du brûleur. Les tubes 15 s'étendent radialement vers l'intérieur, à partir du collecteur 18, et ensuite vers le haut dans le sens longitudinal du brû- leur jusqu'à l'extrémité de sortie 19 du brûleur où les tubes sont soudés en arrière sur eux-mêmes comme indiqué en 20; à partir de ce point, les tubes s'étendent vers le bas, et ensuite vers l'extérieur pour leur raccordement au collecteur de sortie 21.
Les tubes 15 comprennent donc une partie correspondant à l'entrée et une partie corres- pondant àla sortie de l'eau de refroidissement. Ces deux parties des tubes 15 sont écartées l'une de; l'autreet les tubes 14 d'amenée d'oxygène sont logés dans l'espace com- pris entre ces deux parties des tubes 15, lessurfaces des parois de ces tubes 14 étant étroitement juxtaposées aux surfaces des parois des tubes 15. End'autres mots, l'espace entre les parties d'entrée et les parties de sortie des tubes 15 est avantageusement tel qu'il puisse juste recevoir les tubes 14. Les tubes 14 sont de préfé- rence d'un diamètre lé èrement plus grand que les tubes 15.
Les tubes 15 servent ainsi non seulement à refroidir les tubes 14 sur leursfaces intérieures et extérieures, mais aussi protègent en grande partie les tubes 14 contre la chaleur du gaz préchauffé passant par le conduit 13 du brûleur. Pour compléter la protection des tubes 14 contre cette chaleur, ries lames longitudinales 22 sont soudées entre des tubes adjacents 15, comme représenté sur la fig. 3; ces lames s'étendent à partir des collecteurs jusqu'aux coudes de retour des tubes 15, de manière à constituer une paroi avec les tubes 15.
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Les tubes 14 s'arrêtent à l'endroit des coudes, et leurs parties d'extrémité sont perforées latéralement ea
23.
Certains des tubes 14 sont raccordes au collecteur 24 et d'autres au collecteur 25; ces collecteurs, 'Le même que le collecteur 21, sont également de préférence de forme annulaireet entourent le corps du brûleur, de même que le collecteur 18. Les collecteurs 24 et 25 sont ali- mentes d'oxygène préchauffé à partir d'une source (non représentée) par la conduite 26, dont l'extrémité de sor'- tie est raccordée au collecteur 24, et par la conduite de branchement 27 dont l'extrémité de sortie est raccor- dée au collecteur 25.
Des valves ,.: et 29 sont dispo- sées dans la conduite 26, de part ;ce d'autre de l'endroit d'or. par,, la conduite de branchement 27.
Des plaques ou bandes circulaires 30 sont soudées aux collecteurs comme représenté sur la fig. 2. La bande supérieure 30 est paiement soudée à un raccord à bride
31 qui, de son cote, est relié de façon étanche à la bride du raccord 32, par exemple par une garniture et des bou- lons ou par un joint soude, et ce dernier raccord est soudé à la bande 35, comme indiqué en 34.
Cette bande est (le son côté soudée à l'enveloppe 13 du four 7. la bande inférieure 30 est soudée à un raccord à bride 35, qui peut être raccord: à la conduite venant de la source de gaz naturel préchauffe - Une bague de joint est soudée aux parties d'extrémité d'entrée des .tubes 15 et est soudée aux extrémités des bandes22.
On verra d'après ce qui précède que lestubes 14 et 15, les collecteurs18, 24, 25 et 21 et les bandes, les raccords à bride et les bagues décrets, coopèrent de manière à constituer un corps de brûleur plein, étan- che au gaz, résistant à la pression, et dont une grande
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partie est constituée par les tubes 14 et 15. Les collecteurs et les nièces de raccord à bride constituent des éléments assurant la résistance .
Les intervalles entre les tubes et les pièces, qui constituent CE? qu'on pourrait appeler l'enveloppe extérieure pour le brûleur et les intervalles entre les tubes, sont remplis d'une matière conductrice de la chaleur 37, telle que du carbure de silicium ou un liquide à point d'ébullition élevé, et l'extrémité d'entrée du brûleur est munie de l'isolant réfractaire 38.
Les parties extérieures des tubes 15 sont avantageusement réunies et une paroi par des ailettes ou lames 22', soudées comme représenté sur la fig. 3 et s'étendant à partir d'un point adjacent aux coudes des tu- bes jusqu'au collecteur 21, de sorte que les intervalles entre les tubes peuvent également être remplis de matière conductrice de la chaleur, 37.
L'extrémité de sortie du brûleur fait librement sail- lie dans l'ouverture 39 menacée dans la paroi du four 7, la pointe du brûleur faisant avantageusement saillie un peu au delà de la face intérieure du revêtement du four. Avec cette construction et cette disposition, il n'est pas nécessaire de prévoir un raccordement étanche au gaz entre le brûleur proprement dit et les tubes de refroidissement 8' de la fig. 2, parce que ces tubes sont soudés entre eux et sont également soudés à l'extrémité intérieure de la bague 33 en 40, en empêchant ainsi des gaz chauds du four de pénétrer dans l'espace compris entre ces tubes g' et l'enveloppe 13, ce qui serait nuisi- ble .
Il est paiement prévu des moyens pour raccorder de façon flexibles les tubes g' de la fig. 2 aux coudes 81 de la fig. 1 par les joints étanches au gaz 41, en empêchant ainsi la fuite de gaz du four entre la paroi d'eau et l'enveloppe en cet endroit.
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L'oxygène, projeté angulaire'lent à partir des trous 23 Qé3n:) les tubes 14) se <,iil:iiijs<1 avec le ;';an natu- rel él:i1ené dans la char:lare du four, et, pour accroîtras la turbulence et 1'uniformité du !.1,nan:e de l'oxygène avec le 3az, les coudes de certains des tubes 15 sont prolonges radialenent vers l'intérieur de manière qu'ils
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s'étendent sensiblement en travers du trajet d'écoulement
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du jqaiz 1: travers le brûleur, co1 l:e indiqué en 20' (Fig- 3 .
Les extrémités des tubes 14, qui sont refroidies nar ces tubes ainsi coudés, sont 1,jal=;u<pnt repliées vers l'inté- rieur sous forme de coudes 20', corane indiqué sur la fige 2, et conportent écaleuent des trous dirigés anjjulézi- rement, 2.3' . Les trous 23 et 2)' projettent l'oxygène o.llr"u¯ lairellent dans le courant de naz naturel, étant donné que
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ces trous sont situés de chaque côté du tube 15 corres-
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pondant.
En repliant certains des tubes radialeuent vers l'intérieur, COMq8 représenté sur les fi. 2 et 3, les
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jets d'oxygène sont dirigés de façon générale l'un vers
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l'autre et, de iaaniére générale, tranaversalenent au cou- rant du ;;L1Z à partir de directions G>àil12l'éll(*Y11311t opposées, de sorte' qu'il est produit un haut degré <.1<; turbulence avec un 1:1(.l:rl;"P Se:i'1:)-! bl(:1:C1'lt uniforme, ce Cßt est un ;::,ranc1 avantage "',:n# obtenir des résultats uniformes et tri:J") efficaces dans le générateur . Sur la f 1 , ¯; 3, il est re présenté huit de ces tubes 15 et de ces tubes 14 re èli8f; T'elE3.ic^.lE-'.':iellt vers l'intérieur . Jn .>;=i:L accroître ce no;,11)rc:, C0l.11iW représenté sur 1.'-'. fi..,'';' 4, ou le diminuer pour obtenir la turbulence et l'uniformité désirées du né- la.n;e .
Au lieu de prévoir des orifices de sortie d'oxy- gène sur les tubes 14 sur les deux côtés de ces tubes, on pnut les :n'n a.;er sur un côté seulement, CO .1C représenté sur la fi:!;. .; dans ce cas, un mou .e;:e>it rotatif est ò,;Knin5Lqu4 au courant de p1Z naturel, et un illlil;'E 1;01.tirie 1
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partie est constituée par les tubes 14 et 15. Les collecteurs et les pièces de raccord à bride constituent des éléments assurant la résistance . Les intervalles entre les tubes et les pièces, qui constituent ce qu'on pourrait appeler l'enveloppe extérieure pour le brûleur et les intervalles entre les tubes, sont remplis d'une matière conductrice de la chaleur 37, telle que du carbure de silicium ou un liquide à point d'ébullition élevé, et l'extrémité d'entrée du brûleur est munie de l'isolant réfractaire 38.
Les parties extérieures des tubes 15 sont avantageusement réunies et une paroi par des ailettes ou lames 22', soudées comme représenté sur la fig. 3 et s'étendant à partir d'un point adjacent aux coudes des tu- bes jusqu'au collecteur 21, de sorte que les intervalles entre les tubes peuvent également être remplis de matière conductrice de la chaleur, 37.
L'extrémité de sortie du brûleur fait librement sail- lie dans l'ouverture 39 ménagée dans la paroi du four 7, la pointe du brûleur faisant avantageusement saillie un peu au delà de la face intérieure du revêtement du four. Avec cette construction et cette disposition, il n'est pas nécessaire de prévoir un raccordement étanche au gaz entre le brûleur proprement dit et les tubes de refroidissement 8' de la fig. 2, parce que ces tubes sont soudés entre eux et sont également soudés à l'extrémité intérieure de la bague 33 en 40, en empêchant ainsi des gaz chauds du four de pénétrer dans l'espace compris entre,ces tubes 8' et l'enveloppe 13, ce qui serait nuisi- ble .
Il est également prévu des moyens pour raccorder de façon flexibles les tubes 8' de la fig. 2 aux coudes 81 de la fig. 1 par les joints étanches au gaz 41, en empêchant ainsi la fuite de gaz du four entre la paroi d'eau et l'enveloppe en cet endroit.
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L'oxygène, projeté angulairement à partir des trous 23 dans les tubes 14, se mélange avec le gaz natu- rel amené dans la chambre du four, et, pour accroître la turbulence et l'uniformité du mélange de l'oxygène avec le gaz, les coudes de certains des tubes 15 sont prolonges radialement vers l'intérieur de manière qu'ils s'étendent sensiblement en travers du trajet d'écoulement du gaz à travers le brûleur, cornue indique en 20' (Fig. 3 ) .
Les extrémités des tubes 14, qui sont refroidies par ces tubes ainsi coudes, sont également repliées vers l'inté- rieur sous forme de coudes 20', coince indique sur la fig. 2, et comportent également des trous dirigés angulai- rement, 23'. Les trous 23 et 23' projettent l'oxygène angu- lairement dans le courant de gaz naturel, étant donné que ces trous sont situés de chaque côté du tube 15 corres- pondant.
En repliant certains des tubes radialement vers l'intérieur, comme représenté sur les fig. 2 et 3, les jets d'oxygène sont dirigés de façon générale l'un vers l'autre et , de manière générale, transversalement au cou- rant de gaz à partir de directions généralement opposées, de sorte qu'il est produit un haut degré de turbulence avec un mélange sensiblement uniforme, ce qui est! un grand avantage pour obtenir des résultats uniformes et très efficaces dans le générateur . Sur la fig. 3, il est représenté huit de ces tubes 15 et de ces tubes 14 repliés radialement vers l'intérieur . On peut accroître ce nombre, comme représenté sur la. fig. 4, ou le diminuer pour obtenir la turbulence et l'uniformité désirées du mé- lange .
Au lieu de prévoir des orifices de sortie d'oxy- gène sur les tubes 14 sur les deux côtés de ces tubes, on peut les ménager sur un côté seulement, comme représenté sur la fig. 4; dans ce cas, un mouvement -rotatif est communiqué au courant de gaz naturel, et un mélange intime
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est assuré.
En référence encore à la fig. 2, les tubes 14 sont soudés aux tubes 15, sur une partie importante de leur longueur, à l'endroit des coudes, comme indiqué en 42.
Ceci assure une transmission efficace de chaleur et par suite un refroidissement efficace en cet endroit criti- que . Ceci sert également à ancrer les parties d'extrémité des tubes 14 dans les coudes des tûtes s 15 correspondants, de manière à empêcher un déplacement latéral relatif ; et les extrémités des tubes 14 et 15 sont ancrées par leurs collecteurs respectifs 18, 24, 25 et 21, de manière à empêcher un déplacement latéral l'un par rapport à l'au- tre . Les tubes peuvent toutefois se dilater et contracter librement comme unsoûl tout dans le sens longitudinal.
De l'eau de refroidissement est amenée au collecteur d'entrée 18 et s'écoule Lors du collecteur de sortie 21. bien que la circulation de l'eau de refroidissement puisse être indépendante de la circulation dans la chaudière, il est avantageux de raccorder les tubes à eau de refroidisse- ment et les tubes de la chaudière en parallèle avec la ou les pompes de circulation 12, comme représenté schéma- tiquement sur la fig. 2 (sur la fig.
1, le collecteur 18 est raccordé au collecteur 79, et le collecteur 21 au collecteur 82, comme il sera décrit ci-après). Ceci est avantageux, car il est désirable que l'eau de refroidisse- ment travaille sous une pressiontelle que sa température soit la même que la température de l'oxygène ou soit voisi- ne de celle-ci, par exemple de 260 C si l'oxygène se trou- ve à une température de 315 C. On'fait également, de préférence, travailler la chaudière sous une telle pres- sion pour des raisons qui apparaîtront ci-après.
On ob- tient ainsi une construction simple en raccordant le système d'eau de refroidissement à la pompe de circula-
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tion en parallèle avec la chaudière .(Il est employé l'expression "eau de refroidissement" pour définir le milieu de refroidissement, nais il est bien entendu qu'il y aura ordinairement un mélange de vapeur et d'eau, et dans certains cas seulement de la vapeur d'eau; l'expres- sion "eau de refroidissement" est par suite employée ici dans le sens large de "milieu de refroidissement").
En faisant travailler le système de refroidisse- ment approximativement à la même température que l'oxygène ou un peu au-dessous de celle-ci, comme indique, la dila- tation et la. contraction des tubes 14 et 15 sont mainte- nuesà une valeur sensiblement uniforme, et les coudes dans les tubes, en particulier ceux situés au voisinage des collecteurs, permettent aux tubes de se dilater et contracter sans tension ou effort nuisible sur les soudures à la pointe d'extrémité du brûleur et sur les raccords des tubes avec les collecteurs . En outre,l'en- veloppe du corps du brûleur peut librement se dilater et contracter sans imposer des efforts importants quelcon- ques à l'un quelconque des tubes du brûleur.
La matière conductrice de la chaleur 37 tend également à produire l'uniformité de température entre les tubes à oxygène et les parties intérieures et extérieures des tubes à eau de refroidissement et par suite l'uniformité de dilatation et de contraction. Cette matière 37 remplit également un rôle utile en égalisant les températures lors de la mise en place de l'installation.
La disposition d'un brûleur unique constitue un avantageen ce qu'il est désirable de maintenir à un mini- mum le nombre d'ouvertures dans le générateur étanche au gaz, qui travaille sous une pression notablement supé- rieure à la pression atmosphérique, comme précédemment décrit. Bien qu'il ne soit employé qu'un seul brûleur
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d'un diamètre relativement petit (environ 50 à 75 em de diamètre intérieur ), la chaleur dégagée est si grande que de la vapeur peut être engendrée dans la chaudière de récupération de la chaleur, avec une production de 225.000 kg de vapeur par heure, plus ou moins cornue on le désire.
En outre l'emploi d'un seul brûleur situé la partie in- férieure du four est avantageux. L'enveloppe 13, le revête- ment , et la paroi d'eau interposée entre ceux-ci, possè- dent des températures et des coefficients de dilatation différente, ce qui présente des difficultés si le ou les brûleurs étaient disposés dans la paroi latérale . Comme représenté sur la fig. 2, l'extrémité de sortie du brû- leur passe librement dans le revêtement, et la seule liaison du brûleur avec le générateur est réalisée au moyen des pièces de raccord à brides 31 et 32, dont la dernière est reliée à l'enveloppe 13 au moyen de la bague 33.
On ne rencontre ainsi .pas de difficultés de joint ou d'assemblage, en raison des conditions telles que celles qui viennent d'être indiquées.
Pour obtenir l'uniformité de distribution et le réglage de l'écoulement à travers les tubes de refroidisse- ment 15, il peut être prévu des ajutages de mesure 43, dont l'un est représenté pour l'un des tubes sur la fig. 2. Ces ajutages sont amovibles et peuvent être remplacés, de sorte qu'il est possible de régler facile- ment l'écoulement, comme on le désire, en substituant des ajutages possédant des orifices de mesure de dimensions différentes.
Pour obtenir la souplesse dansle réglage de l'alimenta- tion d'oxygène de manière à s'adapter à des changements dans les conditions opératoires, tels qu'une variation dans la cadence de fonctionnement ou analogues, il est prévu les deux collecteurs 24 et 25, raccordés à la source d'alimen-
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tation d'oxygène comme décrit, Dans d'autres réalisa- tions de l'appareil, on peut évidemment utiliser un nombre différent (supérieur ou inférieur à deux) de col- lecteurs d'oxygène . En roulant la position de la valve
28, on peut régler la quantité totale d'oxygène fournie aux collecteurs, et, en réglant la -position de la valve
29,
on peut obtenir le passage d'oxygène au delà de la valve 28 dans des proportions désirées quelconques entre les collecteurs 24 et 25. On peut effectuer un ré- glage additionnel au moyen de dispositifs de valves réglables 44 (fig. 2), dont il peut êtrepréve un nombre désiré quelconque . Avec ceux-ci, on peut régler la distribution de l'oxygène aux divers tubes 14.
Dans des brûleurs de grandesdimensions employant des tubes à oxygène de trois ou d'un plus grand nor,ibre de formes différentes (telles que les trois formes représentées sur la fig. 4), il peut être avantageux ;Le prévoir un nombre plus grand de collecteurs d'oxygène, raccordés chacun à des tubes d'une même forme.
Le brûleur décrit résistera de façon satisfaisante aux dures conditions de fonctionnement précédemment mentionnées et est d'une nature telle, et est associé avec le générateur de telle manière que la possibilité d'un accident par suite de fuites à l'extérieur ést éliminée .
Dans le brûleur selon les fig. 2 et 3, les tubes de refroidissement 15 ne sont coudés ou repliés sur eux- mêmes en forme de boucle qu'une seule fois. Ils peuvent être coudés plusieurs fois entre les collecteurs,comme indiqué par exemple sur la fig. 5, et, dans un tel cas, les collecteurs18 et 21 peuvent êtresitués tous deux au-dessus ou au-dessous des collecteurs d'oxygène
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24 et 25. On peut profiter de ces coudes multiples des tubes pour prolonger les tubes de refroidissement vers le bas sur la face intérieure, comme représente en 100, pour protéger le revêtenent réfractairedu raccord d'en- trée de gaz.
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En r.î::rcnec-: é. la fig. 6, le brûleur représenté comprend le tube 45 pour l'amenée du gaz naturel . A l'intérieur de ce tube est disposa un tube d'amenée d'oxy- gène 14', qui est entouré de deux côtés par un tube de 'refroidissement coudé ou plié en forme de boucle, 15'.
En d'autres mots, on emploie l'un des éléments du brûleur selon les fige 2 et 3 . Dans cette construction, l'extré- mité supérieure du tube 45 est complètement entourée par la paroi réfractaire 46 du four 7'. Comme mentionné, ce brûleur est utilisé pour le fonctionnement sur une petite échelle.
Sur la fig. 7, le brûleur comprend un tube central 47 pour l'entrée du gaz naturel, ce tube étant entouré d'éléments tels que ceux précédemment représentés et dé- crits, consistant en tubes de refroidissement coudés 15' et en tubes d'amenée d'oxygène 14', disposés annulaire- ment autour du tube 47, comme représenté.
Autour des tubes est dispose une enveloppe 48. Les pointes d.'extré- mité des coudes des tubes 15' et les extrémités des tubes 14' s'étendent quelque peu au-dessus de l'extrémité supérieur du tube 47, et l'oxygène est distribué en des jets dirigés vers un point, ou tangentiellement,comme indiqué, de manièreà communiquer un mouvement tourbillon- naire ou rotatif au courant de gaz. Un tube pilote 49 est avantageusement associé avec les tubes précédemment décrits, de même qu'un tube 50 destine à recevoir des
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couples thermo-électriques ou des pyrom8tres à rayonnement.
Les tubes 14', 15',49 et 50 sont soudés entre eux de ma-
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nière à assurer. , entre autres, une transmission efficace de chaleur.
Pour pouvoir utiliser de façon efficace le brûleur selon la fig. 2 comme une ouverture permettant d'observer l'état du four et comme un moyen pour supporter temporai- rement ou de façon permanente un brûleur pilote pour mettre l'installation en marche, il est prévu le disposi- tif selon la fig. 8, dans lequel une pièce de raccord à bride 51 peut être reliée à la pièce de raccord 35. Cette pièce de raccord 51 comporte un orifice d'entrée 52 pour le gaz naturel et est munie d'un fond amovible 53. Lorsque ce fond est enlevé, on peut avoir accès à l'intérieur du brûleur et observer l'état intérieur du générateur, On peut utiliser ce fond pour supporter de façon permanente ou amovible un brûleur pilote 54 pour laise en marche.
Comme l'intérieur du four se trouve à une température éle- vée et sous une pression élevée supérieure à la pression atmosphérique, il n'est pas possible en pratique de pré- voir des ouvertures d'observation transparentes d'un genre quelconque pour observer l'intérieur du four. En outre, les meilleures matières connues pour couples thermo-électriques peuvent ne pas convenir dans une atmos- phêre composée en grande par tie d'oxyde de carbone et d'hydrogène chauffés,à température élevée .
Il est par conséquent avantageux de disposer de quelque autre moyen pour indiquer de façon continue à l'opérateur l'intensité de la température du four . Il est par conséquent proposé d'associer et de fixer au fond amovible- 53 un pyromètre à rayonnement , qui se trouvera dans une position protégée et qui sera cependant capable d'observer l'intérieur du four à travers l'écran formé par les tubes de refroidis- sement à eau et les tubes d'amenée d'oxygène déportés
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latéralement. Un tel instrument donnera une .indication de l'intensité relative de la température des flammes et indiquera également s'il se forme du coke sur le brûleur.
Une autre disposition consisterait à placer le pyromètre à rayonnement à la base d'un tube en carbure de silicium, tel que le tube 54 de la fige 8, ce qui per- mettrait une vision directe à l'intérieur du four.
En référence aux variantes des fige 9,10 et 11, les tubes d'amenée d'oxygène 14" sont munis d'une pièce obtura- trice spéciale d'extrémité 55, d'une construction à paroi relativement épaisse, et de préférence en un alliage propre à résister à des températures élevées. Ces pièces obturatri- ces d'extrémité 55 sont soudées aux extrémités supérieures des tubes 14" , comme représenté en 56, et sont entou- rées par et soudées aux coudes de refroidissement 15". Lors- que les coudes s'étendent latéralement vers l'intérieur,les pièces 55 prennent la forme indiquée sur la fig. 11.
Bien que l'agent oxydant ait été décrit comme étant de l'oxygène, il doit être bien entendu qu'on peut employer d'autres agents oxydants tels que l'air, le peroxyde d'hy- dregène et analogues, en utilisant chaque fois celui qui convient le mieux au procédé particulier ou à la réaction de combustion particulière pour lequel le procédé est em- ployé. Le terme "oxygène" est par suite utilisé de façon générale pour indiquer un agent oxydant. il doit être bien entenduà ce sujet que l'appareil représenté et décrit peut être utilisé pour des applications autres que la transformation de gaz naturel en d'autres combustibles et analogues.
En référence maintenant de façon générale au généra- teur, la dissociation du gaz naturel en CO et N2 est effec- tuée dans la chambre 7 du four . Une chaleur considérable
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est nécessaire à cet effet et est engendrée, une réaction exothermique ayant lieu . La températureà l'intérieur de la chambre 7 est par seitetrès élevée, habituellement d'environ 1370 C. Pour assurer le maintien de la tempéra- ture élevée désirée , il est avantageux de garnir le four d'un revêtement 57.
La température des gaz quittant le four proprement dit doit être fortement réduite avant qu'ils puissent être évacués dans les conduites 58 allant à l'appareil de réaction à catalyse; à cet effet, le four est suivi de la partie 59 du générateur, qui est remplie d'un faisceau de tubes de chaudière 9 précédemment mentionnés. Les extrémités d'entrée des tubes 9 sont raccordées à des collecteurs d'entrée ou d'alimentation 60, à partir desquels ils s'étendent vers le bas et sont ensuite coudés ou repliés sur eux-mêmes et s'étendent vers le haut pour être raccordés aux collecteurs de sortie 61. Ces collecteurs sont disposés dans la chanbre supérieure ou dôme ou couvercle 62. Le faisceau de tubes est ainsi suspendu à ces collecteurs.
La surface présentée par les tubes 9 et par les tubes 8, formant la paroi d'eau, constituant un revêtement pour la partie 59 du générateur, est d'une étendue suffisante pour abaisser la température des gaz, passant à travers cette parties 59, à partir d'environ 1370 C jusqu'à environ 315 C . A cet effet,la partie 59 du générateur présente une surface de transmis- sion de chaleur d'environ 929 mètres carrés, ce qui apour résultat la production d'environ 112.500 kg de vapeur par heure.
En raison de la réduction du volume des gaz due à l'absorption de chaleur dans la partie 59 du généra- teur, et en raison de l'avantage qu'il y a maintenir une vitesse élevée d'écoulement à travers cette partie du générateur pour obtenir une transmission maximum de cha- leur et pour l'économie de la construction, la partie 59
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du générateur est d'un diamètre réduit par rapport au four 7 (en chiffres ronds, la moitié) avec une partie intermédiaire étranglée 7" .On donne au four 7 un grand diamètre , pour obtenir un volume maximum avec une hauteur minimum de revêtement réfractaire, pour réduire la charge de compression sur le revêtement,
qui se supporte lui-même . (Les besoins de vapeur pour une installation de ce genre sont très grands, en fait ordinairement beau- coup plus grands que,la capacité de production de vapeur de la chaudière de récupération de chaleur. Il est par suite avantageux de produire autant de vapeus que possi- ble, pour réduire les dimensions de l'installation auxi- liaire de production de vapeur.)
Pour que les tubes, disposés à l'intérieur de la partie 59 du générateur et formant revêtement pour celle- ci, n'abaissent pas indûment la température à l'intérieur du four 7 proprement dit, certains des tubes 9 s'étendent vers lebas et portent une chicane réfractaire 63,
dispo- sée par rapport à la partie étranglée 7" du four de manière à protéger lefour contre les tubes situés par dessus en formant écran; les gaz réactionnels, situés l'intérieur du four 7, ne peuvent par conséquent pas venir directe- ment en contact avec ces tubes. La partie étranglée 7" du four réduit également l'étendue de la surface de re- froidissement qui vient en contact direct av.ec ces gaz; en outre, cette partie étranglée constitué des surfaces réfléchissantes réfractaires améliorant l'action du four.
Les collecteurs d'entrée 60 sont munis de tubes d'alimentation ou de descente 64, qui sont raccordés au collecteur 65; et les collecteurs 61 sont raccordés à des tubes montants ou de distribution 66, qui débouchent dans le collecteur 67. Le collecteur 65 est alimenté par
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la conduite 58, partant du tambour de filhration de V,l)J('W' 69 qui est alimenté par la pompe 12 au moyen de la conduite 70. Des tuyaux de purge flexibles 71, destinés àêtre utilisés lors de l'arrêt ;le l'installation et
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pour des usages sààilaires , partent de.; collecteurs ij0 et 61 et peuvent déboucher dans le tambour de filtration 69.
Comme ces tubes de ')Urge doivent passer à travers les gaz chauds, ils sont montes de manière amovible entre le tambour de filtration et un ou plusieurs des collecteurs d'entrée 60. Les tubes de purge n'exigent par suite pas de valves et travaillent d'une manière similaire aux tubes de descente 64 pendant que la chaudièreest en marche , en éliminant ainsi toute possibilité d'obstruc- tion ou de détérioration de ces tubes de purge. Lorsqu'on purgp la chaudière, l'écoulement est inversé et comme tous les collecteurs 60 et 61 sont raccordés entre eux par les tubes de la chaudière , un seul dispositif de purge sur un seul collecteur d'entrée suffit pour purger tous les collecteurs et lesraccords correspondants 64 et 66.
Le collecteur 67 est relié à chaque extrémité, par des raccords à bride, à un collecteur 67', à partir duquel des tubes 72 et 73 conduisent au réservoir de vapeur d'eau et d'eau 11 . De ce réservoir d'eau et de vapeur d'eau, des tubes de descente 74 conduisent à la pompe 12, car la chaudière à circulation forcée est avantageusement une chaudière à recirculation forcée au lieu d'être une chaudière à circulation forcée simple.
On verra d'après ce qui a été dit ci-dessus que les tubes 64 et 66 sont suspendus aux collecteurs 65 et 67 et que. ces tubes de leur côté supportent les collecteurs .
60 et 61, qui de leur côté supportent le faisceau de tubes 9. A l'endroit où les tubes 64 et 66 passent à travers la paroi supérieure du dôme 52 , il est prévu
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desmanchons 75, qui sont soudés non seulement au dôme, mais aux tubes 64 et 66.
REVENDICATIONS.
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1. Brûleur, particulièrement propre à être utilisé pour la transformation d'un combustible tel que du gaz naturel en un autre genre de combustible, tel que de l'essence et possédant un conduitde passade pour le gaz comprenant un orifice d'entrée et un orifice de sortie pour le gaz à traiter , caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs tubes à eau de refroidissement, plusieurs tubes d'amenée d'oxygène, les dits tubes étant disposés pour constituer en grande partie le corps du brû- leur, et un dispositif de fermeture coopérant, avecles tubes pour compléter le corps du brûleur, les tubes d'ame- née d'oxygène étant juxtaposés aux tubes de refroidisse- ment pour être refroidis par ceux-ci.