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la présente invention ootsasmr un brûleur perfectionné trouvant dt hÓàIb1"f\US1i8 applications industrielles procédant à la combustion 4'h:ydNoat'. dans une veine d'air en Jtouvwjwnt, Il convient, en particulier, pour l'injection d' hydrocarbures liquidée dans les tuyères se vent des haute- fourneaux.
Lorsque lion brûle des hydrocarbure liquides 4011111Hf un fuel oil par exemple, data le* tuyères .d'un, baut*fourneau 11 eat reconnu que pour éviter E foraation du noir de c;arbon. ("aEwrrbon blaok8), la combustion doit outre auaai complète que 6'1 avant que les gai de cCilbuat10n ne MtMoctMMt les parois de colt@ xu ne des tuyères. Il est alors indispensable dfa.,u1" un* pul.'l'atlon totale des hydrûoafbupfmt t oet effet, dans les cannes d'injection Couramment utilisées cette pulvérisation est assurée au boyen d'air 'cOIIIPJ:t1IS\'. Cette façon de procéder implique l'utilisation d'un compresseur, la Bise on place d'un réseau de canalisations et, souvent, d'organe*, de mesure, de Clont'r81.. et de sécurités tels que manomètres ,
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vannes de réglage, etc.
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Ces installations sont coûteuses et la demanderesse s'est ptoposée de fournir un brûleur dont la pulvérisation serait assurée par le vent lui-même, ce qui réduirait ainsi considérablement le prix de revient de ces installations. D'autre part, sur le plan thermodynamique, il permettrait de supprimer l'injedtion d'air comprit* mé froid dans le vent chaud.
La solution qui a donné lieu à la pimente invention, a été trouvée et expérimentée par la demanderesse, à l'ocoasion d'une recherche entreprise par elle avec l'appui de L'Institut de Recherches de la Sidérurgie (IRSID).
La présente invention concerne donc un procédé et un appareil perfectionne mettant en oeuvre ce procédé.
Le procédé selon l'invention consiste à pulvériser les hydrocarbures leur sortie des cannes d'injection et avant leur combustion, en utilisant l'énergie cinétique de l'air en mouvement dont on compte un certain volume de manière à, doit augmenter en vitesses soit lui imposer dea turbulences ou changements de direstion, soit produire une combinaison de ces phénomènes.
Suivant une caractéristique de ce procédé, le voila d'air est capté par un moyen de déflection placé dans la Veine de l'air en mouvement et il est dirigé vers le gicleur.
L'appareil, mettant en oeuvre le procédé de l'Invention, est essentiellement caractérisé par le fait que le brûleur ¯et constitué par une canalisation .par laquelle sont ¯amie laie hydro- carbures à brûler, cette canalisation se terminant par un gicleur et que le moyen de captation de l'air entoure ce gicleur.
De façon avantageuse, le moyen de déflection est un tronc de cône convergent, le gicleur étant situé à l'intérieur de celui-ci et suivant son axe.
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Suivant un autre mode de réalisation possible, le
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ooyen de déflaction eat un système convergent-divergent du type venturi, le gioleur étant situé suivant l'axo de celui-ci.
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Suivant une variante, on peut imprimer à l'air un mou- vement tourbl11onna1re.grc' un dispositif solidaire toit de la canalisation d'hydrocarbures, soit du moyen de déflection.
Suivant cette variante, la face intérieure du moyen de
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d'ff<-eotion comporte des ailettes ou la surface extérieure de la canalisation d 'hydrocarbure ou du gicleur comporte des rampes hélicoïdales.
Suivant un mode do réalisation avantageux, le système
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de refroidissement de la canalisation d'injection eat un 8y:..te à refroidissement par courant d'eau, De façon plue particulière, le système if ret'ro1d1.HelleOt est un système dans lequel un courant d'eau circule dans une double gaine entourant la canalisation d'hydrocarbures.
D'autres caractéristiques et avantages de la urinent*
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Invention ressortiront plus clairement de la d8Gr.+'ion qui va suivre, faite en regard des dessine annexés sur lesquels La figure 1 est une vue schématique en coupe lon&1 tutUnnl. axiale d'un brûleur Mettant en couvre le procédé 8(tlon la présent* Invention et la figure 2 est ne vu* d'une variante de réalisation d'un détail de la figure 1.
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2n se référant à la figure 1. le brûleur colon l'invention est constitué par une canalisation 1 dant laquelle sont admis 4otw pression en 2 les hydrocarbures liquides de combustion (fuel-pil par exemple). Cette onnu'isetlon ae trouve dans une veine d'":,,,,, en IIIOwe/1lént Indiquée par les flèche. fl (cette veine constituant, dans -le cas des hauta-t'OU1"ne!t1.:JC oe que le sidérurgiste appelle "le vent").
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A l'extrémité de cette canalisation 1 se trouve un gicleur 3.
Autour de ce gicleur et cale sur cette canalisation est prévu un déflecteur 4 qui, dans le cas dé la figure 1 est un cône convergent,
Suivant 'la variante dé la figure 2 ce déflecteur est un système convergent-divergent.
Le$ cotes de de déflecteur, à savoir sa longueur, la dimension de ses orifices, les angles au sommet du ou des cônes qui le constituent, etc...., sont évidemment fonction des caractéristiques de l'installation telles que la quantité d'hydrocarbures à à pulvériser, la vitesse de l'air en mouvement. Il paraît souhaitable d'obtenir une vitesse sonique h l'orifice aval 5 du déflecteur bien que cette candi- tion ne soit cependant pas indispensable au bon fonctionnement du brûleur.
Cette forme de réalisation étant telle que représentée aux figures 1 et 2, a pour effet de capter les filets d'air f1 et de lea diriger suivant les flèches f2 vers le gicleur en en aug- mentant considérablement la vitesse, ce qui assure, à la sortie, la pulvérisation du Jet d'hydrocarbure.
On peut également imprimer à l'ai f2 un mouvement tourbillonnaire grâce à un dispositif (non représente) solidaire de la portion de la canalisation 1 se trouvant à l'intérieur du déflecteur 4, soit du déflecteur lui-même. C'est ainsi, par exemple que la Daroi intérieure du déflecteur 4 peut comporter des ailettes et, que la paroi extérieure de cette portion de la canalisation l se trouvant à l'intérieur du déflecteur 4, ou celle du gicleur;
peut comporter des rampes hélicoïdales. ta présente invention fournit également la possibilité d'adaptation d'un dispositif de refroidissement facile et économique h un brûleur tel que décrit à titre d'exemple ci-dessus. Ce dispositif de refroidissement utiliserait de l'eau circulant dans une double gaine 6-6a entourant la canalisation 1. L'eau est admise en 7 et
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évacuée en 8.
Un tel dispositif de refroidissement remplacerait le plus avantageuse mont le système classique de refroidissement - des cannée d'injection par de l'air comprimé. lorsque le brûleur selon l'invention est utilise* dans un haut-fourneau et au cas où l'orifice d'introduction de la came dans la tuyère aerait équipé d'un olapat, il convient d'adapter au déflecteur 4, un dispositif permettant d'effecteur nana accrochage l'enlèvement do la canna. Ce dispositif peut être constitua, par exemple par des rampes telles que 9 de pontez appro- priése, reliant la gaine extérieure de refroidissement à l'orifice amont du déflecteur.
Il va do soi que la présente invention n'a ,été déerite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et qut tout$ modification utile pourra y être'apportée sans sortir de son cadre.
C'est ainsi en particulier que lorsque le déflecteur 4 enveloppe entièrement la portion extrême de la canalisation 1 sur laquelle est monté le gicleur, oe déflecteur peut Alors effectuer touteforme appropriée allant des corps de surface de révolution aux corps de toute autre forme, géométrique. C'est ainsi aussi que le déflecteur pourra avoir la forme d'un tronc de pyramide. Il va également de soi que le déflecteur peut être aussi bien solidaire de la canalisation 1 qu'indépendant de celle-ci.
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The present invention ootsasmr an improved burner which finds industrial applications in industrial applications carrying out the 4'h: ydNoat combustion in an air stream in Jtouvwjwnt, It is suitable, in particular, for the injection of liquid hydrocarbons. blast furnaces are blown in the tuyeres.
When burning liquid hydrocarbons 4011111Hf such as fuel oil, such as the nozzles of a furnace, it is recognized that to avoid the formation of carbon black. ("aEwrrbon blaok8), the combustion must besides auaai complete that 6'1 before the gai of cCilbuat10n do MtMoctMMt the walls of colt @ xu ne of the nozzles. It is then essential dfa., u1" a * pul.'l ' Total atlon of hydrûoafbupfmt t oet effect, in the injection pipes Commonly used this spraying is ensured with the air hose 'cOIIIPJ: t1IS \'. This way of proceeding involves the use of a compressor, the Bise one places a network of pipes and, often, of organ *, of measurement, of Clont'r81 .. and of safety such as manometers,
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control valves, etc.
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These installations are expensive and the Applicant has decided to provide a burner the atomization of which would be provided by the wind itself, which would thus considerably reduce the cost price of these installations. On the other hand, on the thermodynamic level, it would make it possible to eliminate the injection of compressed air into the hot wind.
The solution which gave rise to the chili pepper invention was found and tested by the applicant, following research undertaken by it with the support of the Iron and Steel Research Institute (IRSID).
The present invention therefore relates to an improved method and apparatus implementing this method.
The method according to the invention consists in spraying the hydrocarbons as they leave the injection pipes and before their combustion, using the kinetic energy of the moving air of which a certain volume is counted so as to, must increase in speed either to impose on it turbulences or changes of direction, or to produce a combination of these phenomena.
According to a characteristic of this process, the voila of air is captured by a deflection means placed in the vein of the moving air and it is directed towards the nozzle.
The apparatus, implementing the method of the invention, is essentially characterized by the fact that the burner ¯et constituted by a pipe .by which are ¯amie laie hydrocarbons to be burnt, this pipe terminating in a nozzle and that the air capture means surround this nozzle.
Advantageously, the deflection means is a converging truncated cone, the nozzle being located inside the latter and along its axis.
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According to another possible embodiment, the
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The deflaction means is a convergent-divergent system of the venturi type, the gioleur being located along the axis of the latter.
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According to a variant, it is possible to impart to the air a swirling movement. A device integral with the roof of the hydrocarbon pipe, or of the deflection means.
According to this variant, the inner face of the means of
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d'ff <-eotion comprises fins or the outer surface of the hydrocarbon pipe or nozzle has helical ramps.
According to an advantageous embodiment, the system
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cooling of the injection pipe is a water-cooled 8y: .. te system. In particular, the system if ret'ro1d1.HelleOt is a system in which a current of water circulates in a double sheath surrounding the oil pipeline.
Other features and benefits of urinating *
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The invention will emerge more clearly from the d8Gr. + 'Ion which will follow, made with reference to the appended drawings in which FIG. 1 is a schematic view in section lon & 1 tutUnnl. axial flow of a burner covering the process 8 (tlon the present * invention and Figure 2 is seen * of a variant embodiment of a detail of Figure 1.
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2n with reference to FIG. 1. the colon burner of the invention is constituted by a pipe 1 which admits 4otw pressure at 2 the liquid hydrocarbons of combustion (fuel-pil for example). This onnu'isetlon ae found in a vein of ": ,,,,, in IIIOwe / 1lént Indicated by the arrows. Fl (this constituting vein, in the case of hauta-t'OU1" ne! T1.: JC what the steelmaker calls "the wind").
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At the end of this pipe 1 is a nozzle 3.
Around this nozzle and wedge on this pipe is provided a deflector 4 which, in the case of Figure 1 is a converging cone,
According to the variant of FIG. 2, this deflector is a convergent-divergent system.
The dimensions of the deflector, namely its length, the dimension of its orifices, the angles at the top of the cone or cones which constitute it, etc., obviously depend on the characteristics of the installation such as the quantity of oil to be sprayed, the speed of the moving air. It appears desirable to obtain sonic velocity at the downstream orifice 5 of the deflector, although this is not essential for the correct operation of the burner.
This embodiment being as shown in Figures 1 and 2, has the effect of capturing the air streams f1 and directing them along the arrows f2 towards the nozzle while considerably increasing the speed, which ensures, at the outlet, the spraying of the Hydrocarbon Jet.
A swirling movement can also be imparted to the ai f2 by means of a device (not shown) secured to the portion of the pipe 1 located inside the deflector 4, or to the deflector itself. Thus, for example, the inner Daroi of the deflector 4 may include fins and, that the outer wall of this portion of the pipe l located inside the deflector 4, or that of the nozzle;
may have helical ramps. your present invention also provides the possibility of adapting an easy and economical cooling device to a burner as described by way of example above. This cooling device would use water circulating in a double sheath 6-6a surrounding the pipe 1. The water is admitted at 7 and
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evacuated in 8.
Such a cooling device would replace the more advantageous mounting the conventional cooling system - injection canes by compressed air. when the burner according to the invention is used * in a blast furnace and in the event that the orifice for introducing the cam into the nozzle is fitted with an olapat, it is necessary to adapt to the deflector 4, a device allowing effector nana hooking the abduction of the canna. This device can be constituted, for example by ramps such as 9 of appropriate bridging, connecting the outer cooling sheath to the upstream orifice of the deflector.
It goes without saying that the present invention has been deerit only for explanatory purposes and in no way limiting and that any useful modification can be made to it without departing from its scope.
It is thus in particular that when the deflector 4 entirely envelops the end portion of the pipe 1 on which the nozzle is mounted, the deflector can then perform any suitable shape ranging from bodies of surface of revolution to bodies of any other geometric shape. This is also how the deflector can have the shape of a truncated pyramid. It also goes without saying that the deflector can be both integral with the pipe 1 and independent from the latter.