~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. ~ 3 ~ 2 ~ 7 The present invention relates to an air gas burner soufflé whose heat output can vary over a range of very extensive setting and which is particularly likely to function operate for very low flow rates.
The development of supply air burners at a considerable importance in many industries, and especially in the heavy chemical industry where they are indis-thinkable in the processes for obtaining many products manufactured on a large scale and used as raw material in processing industries.
However, most blast gas burners have fixed gas and air injection sections; Consequently, the injection speeds, in these fixed sections, decrease when the requested heat output decreases. Now, these speeds reach, at low speed, values insufficient for ensure a satisfactory mixture of air and gas and, by then complete, rapid, stable combustion.
This characteristic of conventional burners is not not without drawback: indeed, many operations thus require the use of multi-burner fireplaces can be lit successively depending on the flow calorific requested.
Consequently, in these installations, change the burner frequently during operation which requires successive operations and relatively long burner shutdown and relight and is not without considerably increase the cost price of the finished product.
In addition, in this type of installation, the heat of the hearth causes accelerated deterioration of the burners to shutdown, especially in the case of maintained briquetted fireplaces at high temperature, or pressure-operated fireplaces.
1143 ~ 277 In some installations, to avoid inconvenience above mentioned, we are forced to breathe air, fumes, or steam on burners off in order to cool them during the process, which leads to a significant waste of thermal energy.
We have already proposed devices allowing to vary the air injection section and that of the gas a burner to keep a value at fluid speeds sufficient despite the variation in flow rates.
However, such devices are defeated for very low flow rates because the terminal section of the burner does not vary and that the speed of mixing of gas and air remains very weak.
The object of the present invention is to remedy the disadvantages mentioned above, by proposing a burner ~ gas likely to work properly at very low flow rates and therefore can be installed as a single burner on homes which hitherto required the use of several burners.
To this end, the present invention relates to a blast gas burner whose heat output can vary over a very wide adjustment range and in particular capable of operating at very low flow rates, burner with gas comprising a gas inlet device and a device tif air intake, as well as diverging conduct in which is carried out the air-gas mixture, burner characterized in what the divergent terminal section has at least two combustion air introduction stages.
The advantage of having a single burner ~ very large variation in flow rate affects all households and directly the sulfur manufacturing furnaces B
~ 143; ~ 7 ~; ~
hydrogen sulfide (Claus process).
On this last type of oven any introduction of coolant from a stopped burner compromises the yield of the process by causing a dilution of the reac-tifs. This results in loss of production, corrosion accelerated and increased air pollution. In addition, a low gas speed at the outlet of the duct is the cause of a bad mixture of gases and, consequently, of a poor of the combustion reaction, which also causes an increase in air pollution. I
On the contrary, maintaining a high speed of gas over the entire path traveled and even at low flows, causes better mixing with the air, resulting in short flame, a higher flame temperature and a better reaction yield.
Preferably, the minimum inside diameter of the second stage is at least substantially equal to the diameter indoor terminal on the first floor.
This achieves much better con-continued decrease in downstream mixing speed from the first floor.
The burner may include adjustment means separated from the gas and air injection sections.
Preferably, the gas inlet device is a nozzle and the means for adjusting the injection section of the gas is a sliding seal located on the orifice of the gas supply nozzle, the movement of this orifice being controlled by manual or motorized control flared, whether or not subject to pressure in the nozzle.
In each combustion air introduction stage tion, air can pass through a damper fitted with tilting vanes allowing the injection section to be modified using a 3; ~ 7 control lever.
In each floor, the divergent conduct in which flows the mixture preferably has a very col narrow, calculates the lowest burn demand for the flow their.
The commissioning of the floors can be either disconnected continuous, or made continuous by a servo device air flow control butterflies.
The characteristics of a preferred embodiment cost of the burner ~ gas which is the subject of this invention tion are described in more detail using the attached drawing given as an example and representing a schematic section of such a burner.
According to this figure, the burner consists of a gas inlet device 1 according to arrow A, and a device positive 2 combustion air inlet according to arrows B.
The gas which arrives by the device l! as well as the air arriving through the device 2 is mixed.
divergent product 3 from which the mixture AB flows and which will be described in more detail below.
The pressurized gas supply device 1 is a re ~ 4, the end 5 opening into the pipe divergent. 3 is capped with a sliding cover 6 capable of to move longitudinally on axis II of the nozzle 4.
The longitudinal displacement of the cover 6 on which the pressure gas injection section is controlled by means At 4 _ L32 ~ 7 The combustion air supply device is consists of a box, from which air enters the divergent duct 3 by crossing a register 10 provided with blades tilting 11 allowing to modify the injection section air in the divergent by means of a control lever 12.
According to the invention, and to allow the burner to be used over a very wide adjustment range and especially for very low heat flows, the duct divergent 3 can be broken down into two stages of introduction combustion air.
According to the figure, the divergent pipe 3 comprises two stages 30 and 31, all of the gas being injected into the first stage 30, while the air can be injected suc-continually in floors 30 and 31.
It is quite obvious that the divergent conduct could have more than two floors, or the introduction tion of the gas could be spread over the two floors without for this to depart from the scope of the invention.
To allow a stepwise introduction of air combustion chamber B, the box 9 is subdivided into two compartments 90 and 91, each of these compartments being connected to one of stages 30 or 31 of the divergent pipe 3.
Each of the compartments 90 or 91 is connected to a damper 10 provided with tilting vanes 11 which allow modify the injection section using levers 12.
Of course, the invention is not limited to the example of embodiment described and shown above, at from which we can provide other variants, without this is outside the scope of the invention.
The invention will be better understood using the example 3; ~ 77 following non-limiting:
EXAMPLE
A burner according to the invention comprises a nozzle 5 with an inside diameter of 75 mm and a cover 6 for adjustment nozzle flow rate.
The temperature of an acid gas containing about 60 ~
hydrogen sulfide and 40% carbon dioxide ~ being 40C and its pressure of 60 millibars above the prevailing pressure in the hearth, the maximum admissible flow is then 1641 Nm3 / h.
For an acid gas flow of around 160 to 540 Nm3 / hour, we admit into the first floor 30 through the compartment ment 90 an air flow proportional to the flow of ~ az from 240 to 810 Nm3 / hour. The second floor receives only a weak cooling air flow and a perfect flame front-stable is established in the first floor.
For an acid gas flow rate greater than 540 Nm3 / h, the maximum air flow rate of the first stage 30 is maintained and we admit the excess air necessary for combustion in the second stage 31 through compartment 91. The flame front then moves and stabilizes in the second stage.