CA1320901C - Procede et appareil destines a assurer la combustion etagee d'un melange combustible-comburant diminuant la production d'oxydes d'azote - Google Patents
Procede et appareil destines a assurer la combustion etagee d'un melange combustible-comburant diminuant la production d'oxydes d'azoteInfo
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Abstract
PROCEDE ET APPAREIL DESTINES A ASSURER LA CONBUSTION ETAGEE D'UN MELANGE CONBUSTIBLE-COMBURANT DIMINUANT LA PRODUCTION D'OXYDES D'AZOTE L'invention concerne un procédé et un appareil destinés à assurer la combustion d'un mélange air-combustible liquide ou gazeux dans lequel on étage l'injection du combustible sans étager celle de l'air comburant. Selon l'invention, outre des moyens (20, 34) primaires d'injection du combustible dans le canal (10, 14) d'amenée d'air au brûleur, sont prévus, montés à l'intérieur de ce même canal, des moyens (24) secondaires d'injection comportant une partie principale (24a) qui se prolonge par une partie terminale (24b) coudée de telle sorte que l'extrémité de cette dernière soit située en aval de celle des moyens primaires (20, 34) et à une distance de l'axe (2) du canal précité supérieure à la section minimale de ce dernier. L'invention s'applique tant aux brûleurs à admission d'air dite parallèle qu'aux brûleurs à ventaux de turbulence.
Description
1 320~0 1 La presente ;nvention concerne les brûleurs à combustibles liquides ou gazeux destin~s à ~tre montés en regard d'un orifice prévu ~ cet effet sur le mur d'une ence;nte, telle que la chambre de combust;on ou le foyer d'un four ou d'une chaud;ère.
D'une facon générale, le br~leur de l';nvention est du type comportant une boite a air qui s'ouvre sur un conduit formant avec ledit orifice un canal pour l'air de combustion~ et des moyens prima;res d'injection de combus-tible débouchant dans le canal d'amenee d'a;r Sur ce type de brûleurs, af;n de lutter contrela production polluante d'oxydes d'azote, on a mis en ~vidence~ depuis longtemps deja, l'intérêt d'êtager la combustion, c'est-a-dire, au lieu de mettre en presence, dans une seule one, le combustible et le comburant dans leur ensemble, de procéder par etapes. Ainsi, on peut limiter les tempêratures maximales de flammes et diminuer la quant;te d'oxygene, ce qui a pour effet de rêduire la production d'oxydes d'azote.
Jusqu'a prêsent, la mêthode qui a surtout été etudiée et employée a cons;sté à étager l';njection du comburant, sans mod;f;er l';nject;on du combust;ble.
Le but de la pr~sente ;nvent;on est d'apporter aux brûleurs du type dêf;n; c;-dessus des perfect;onnements permettant de réal;ser, de façon s;mple, l'étagement de l';nject;on du combust;ble sans étager celle du comburant ~k .
., .
1 320~01 et présentant L'avantage de pouvo;r être util;ses sur des br~leurs existants connus.
A cette fin, le brûleur objet de l'invention se caracterise en ce que des moyens secondaires d'injection S de combustible sont mont~s directement dans le canal d'amenée d'air et comportent une partie principale et une partie terminale qui forment entre elles un angLe non nul, de telle sorte que l'extrémité de cette partie terminale soit située ~ une distance de l'axe du canal superieure à la section minimale de ce dernier et débouche en aval de l'extrémité des moyens primaires d'injection.
Ainsi, sans avoir à percer la paroi du mur ni celle du brûleur, on pourra obtenir une combust;on ~tagée avec une injection de combustible qui s'effectuera vers la périph~rie et en aval de la première zone centrale de combustion, permettant effectivement de diminuer la quantité d'oxydes d'a20te produite.
De préférence, les moyens secondaires d'injection se présenteront sous la forme de lances tubulaires dites auxiliaires dont la part;e principale s'étendra à l'inté-rieur du canal d'amenée d'air suivant une direction sensi-blement parallèle/sinon angulairement proche~ de l'axe de ce même canal.
En outre, selon l'invention, sur leur longueur située en regard des parois de l'~rifice qui a été ménagé
dans le mur de l'enceinte pour recevoir le brûleur, les lances auxiliaires s'étendront, de préference, vers la périphérie de cet orif;ce dont elles épouseront sensible-ment la forme. De cette facon on réduira largement les problèmes de turbulence dans l'écoulement, on l;mitera les dépôts d';mbrûlés sur les lances et on assurera dans les meilleures cond;tions une seconde ~one de combust;on suffisamment et correctement é~oignee de la prem;ère.
Sur de nombreux brûleurs, aux problèmes d';nsta-b;l;té de combust;on et de pollut;on, s'ajoute souventcelui d'un montage ou d'un démontage délicat des pièces constitutives des brûleurs, compte-tenu de la relative compacit~ de ces derniers et de Leur nécessaire entretien periodique.
Aussi, un autre objet de la presente invention est de prevoir une constitution de brûleurs permettant un montage ou un d~montage aise, augmentant d'autant leur souplesse d'utiLisation.
C'est dans ce but que, conformémen~ à l'invention,.~es Lances auxiliaires seront montées sur Le bruLeur,à L'intérieur du canal c'amenee d'air~de façon qu'on puisse Les faire pivoter autour de L'axe general de leur partie principale et leur partie terminale aura une forme et une longueur telles que celle-ci puisse être amenée, par rotation de la Lance autour de son axe, ~
l'int~rieur d'une enveLoppe f;ctive, sensibLement cyLindri-que, coaxiale au canal précite et ayant une section inferieure ou égaLe ~ La section m;nimale de ce dernier.
On notera que cette construc~ion permettra de demonter une ou pLusieurs Lances par l'arrière du brûleur tc'est-à-dire du côte oppos~ ~ l'ence;nte), sans avoir à desoLidariser ce dernier de la paroi de L'enceinte sur laquelLe il est fixé. Si un arrêt du fonctionnement du brûleur est nécessaire, iL sera donc Limite.
Outre le brûleur teL qu'on vient de Le présenter, L'invention concerne ~gaLement un procéde pour br~Ler du combustible liquide ou gazeux avec une faibLe produc-tion polLuante d'oxydes d'azote.
Ce procédé, dans lequeL on amène à un momentdonne de la combust;on, une quantité totaLe d'air sous pression au moins suffisante pour brûLer dans des conditions sens;bLement stoechiometriques, une quantité totale de combustible(s), se caractérise selon l'invent;on en ce qu'on fa;t circuler la quantité totale d'air dans un canal unique qui débouche sur le foyer de l'enceinte et, a un premier niveau situé en amont du foyer, on injecte une part;e de la quantité totale de combustible nécessaire pour obtenir une combustion dans des conditions sensible-ment stoechiométriques avec l'air en circuLation, et, ~ un second niveau situé en avaL du premier, on injecte La k !4 quantité restante du combustible, de manière à
atteindre une combustion dans des conditions sensiblement stoechiométriques.
En pratique, pour faire fonctionner le brûleur de l'invention, on injectera au moyen desdites lances auxiliaires, de préférence au moins 20% du combustible total fourni au brûleur.
Si les lances ne sont pas alimentées en combustible, alors que le brûleur est en service, elles pourront être avantageusement refroidies par circulation d'un gaz incombustible.
Ainsi, suivant la presente invention, on propose un brûleur pour combustible(s) liquide(s) ou gazeux monté sur le mur d'une enceinte, sensiblement axialement en regard d'un orifice prévu à cet effet dans le mur et comportant une boîte à air avec un axe central. Cette boîte s'ouvre sur un conduit formant avec l'orifice un canal unique à travers lequel circule la totalité de l'air de combustion.
Des moyens primaires d'injection de combustible(s) débouchent dans le canal d'amenée d'air. Des moyens secondaires d'injection de combustible(s) s'étendent dans ce même canal d'amenée d'air, à travers l'orifice du mur, et comprennent une partie principale prolongée à l'endroit d'un coude par une partie terminale laquelle se termine au-delà de l'extrémité des moyens primaires d'injection. La partie principale s'étend, en partie au moins, suivant un axe, présentant par rapport à l'axe de la boîte à air un angle compris entre environ 0 et 30.
Ladite partie terminale se termine à une distance de l'axe central de la boîte à air supérieure à la distance minimale qui sépare ce même axe de la partie principale, ces distances étant mesurées chacune suivant une normale à l'axe central de la boîte à air.
~'" .
4a D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va suivre faite en référence aux dessins d'accompagnement dans lesquels:
- la figure l est une vue schématique en coupe longitudinale, par un plan sensiblement médian, d'un premier mode de realisation du brûleur de l'invention, - la figure 2 est une vue de face, suivant la flèche II de la figure l, d'une partie du brûleur, - les figures 3 à 6 sont des vues schematiques, en coupe longitudinale identique à
celle de la figure l, de diverses variantes de realisation du brûleur de l'invention, - la figure 7 est une vue suivant la flèche VII du brûleur de la figure 6, - la figure 8 est une vue schematique en coupe partielle selon la ligne VIII-VIII du brûleur illustre sur cette même figure 6, et la figure 9 est une vue en coupe longitudinale identique à celle des figures 3 à 6, illustrant un autre mode de realisation du brûleur de l'invention.
On notera dès à present que sur les différentes figures, les mêmes piècès ou elements ont été repérés de la même fason.
Ceci étant, reportons-nous tout d'abord aux figures 1 et 2 où est illustré un premier mode de réalisation de brûleur, du type à venteaux de turbulence. Pour recevoir ce brûleur, un orifice 14 a été ménagé dans la paroi 12 :
'~
d'un mur d'ence;nte, par exemple four ou chaudière. L'ori-f;ce 14 a ici une forme sens;blement tronconique allant en s'~vasant vers l'intérieur repér~ 1 de l'enceinte à
chauffer.
S S; l'on se r~fère pLus particulierement à la figure 1, on voit que le brûleur en question est fix~
(par exemple par vissage, non représente) sur la face exterieure 12a du mur 12 de l'ence;nte, de sorte que son conduit 10 d'amenee d'air, qui a ic; une forme ailant en convergent dans le sens g~n~ral de l'ecoulement vers l'enceinte, soit place sensiblement coaxialement à l'axe
D'une facon générale, le br~leur de l';nvention est du type comportant une boite a air qui s'ouvre sur un conduit formant avec ledit orifice un canal pour l'air de combustion~ et des moyens prima;res d'injection de combus-tible débouchant dans le canal d'amenee d'a;r Sur ce type de brûleurs, af;n de lutter contrela production polluante d'oxydes d'azote, on a mis en ~vidence~ depuis longtemps deja, l'intérêt d'êtager la combustion, c'est-a-dire, au lieu de mettre en presence, dans une seule one, le combustible et le comburant dans leur ensemble, de procéder par etapes. Ainsi, on peut limiter les tempêratures maximales de flammes et diminuer la quant;te d'oxygene, ce qui a pour effet de rêduire la production d'oxydes d'azote.
Jusqu'a prêsent, la mêthode qui a surtout été etudiée et employée a cons;sté à étager l';njection du comburant, sans mod;f;er l';nject;on du combust;ble.
Le but de la pr~sente ;nvent;on est d'apporter aux brûleurs du type dêf;n; c;-dessus des perfect;onnements permettant de réal;ser, de façon s;mple, l'étagement de l';nject;on du combust;ble sans étager celle du comburant ~k .
., .
1 320~01 et présentant L'avantage de pouvo;r être util;ses sur des br~leurs existants connus.
A cette fin, le brûleur objet de l'invention se caracterise en ce que des moyens secondaires d'injection S de combustible sont mont~s directement dans le canal d'amenée d'air et comportent une partie principale et une partie terminale qui forment entre elles un angLe non nul, de telle sorte que l'extrémité de cette partie terminale soit située ~ une distance de l'axe du canal superieure à la section minimale de ce dernier et débouche en aval de l'extrémité des moyens primaires d'injection.
Ainsi, sans avoir à percer la paroi du mur ni celle du brûleur, on pourra obtenir une combust;on ~tagée avec une injection de combustible qui s'effectuera vers la périph~rie et en aval de la première zone centrale de combustion, permettant effectivement de diminuer la quantité d'oxydes d'a20te produite.
De préférence, les moyens secondaires d'injection se présenteront sous la forme de lances tubulaires dites auxiliaires dont la part;e principale s'étendra à l'inté-rieur du canal d'amenée d'air suivant une direction sensi-blement parallèle/sinon angulairement proche~ de l'axe de ce même canal.
En outre, selon l'invention, sur leur longueur située en regard des parois de l'~rifice qui a été ménagé
dans le mur de l'enceinte pour recevoir le brûleur, les lances auxiliaires s'étendront, de préference, vers la périphérie de cet orif;ce dont elles épouseront sensible-ment la forme. De cette facon on réduira largement les problèmes de turbulence dans l'écoulement, on l;mitera les dépôts d';mbrûlés sur les lances et on assurera dans les meilleures cond;tions une seconde ~one de combust;on suffisamment et correctement é~oignee de la prem;ère.
Sur de nombreux brûleurs, aux problèmes d';nsta-b;l;té de combust;on et de pollut;on, s'ajoute souventcelui d'un montage ou d'un démontage délicat des pièces constitutives des brûleurs, compte-tenu de la relative compacit~ de ces derniers et de Leur nécessaire entretien periodique.
Aussi, un autre objet de la presente invention est de prevoir une constitution de brûleurs permettant un montage ou un d~montage aise, augmentant d'autant leur souplesse d'utiLisation.
C'est dans ce but que, conformémen~ à l'invention,.~es Lances auxiliaires seront montées sur Le bruLeur,à L'intérieur du canal c'amenee d'air~de façon qu'on puisse Les faire pivoter autour de L'axe general de leur partie principale et leur partie terminale aura une forme et une longueur telles que celle-ci puisse être amenée, par rotation de la Lance autour de son axe, ~
l'int~rieur d'une enveLoppe f;ctive, sensibLement cyLindri-que, coaxiale au canal précite et ayant une section inferieure ou égaLe ~ La section m;nimale de ce dernier.
On notera que cette construc~ion permettra de demonter une ou pLusieurs Lances par l'arrière du brûleur tc'est-à-dire du côte oppos~ ~ l'ence;nte), sans avoir à desoLidariser ce dernier de la paroi de L'enceinte sur laquelLe il est fixé. Si un arrêt du fonctionnement du brûleur est nécessaire, iL sera donc Limite.
Outre le brûleur teL qu'on vient de Le présenter, L'invention concerne ~gaLement un procéde pour br~Ler du combustible liquide ou gazeux avec une faibLe produc-tion polLuante d'oxydes d'azote.
Ce procédé, dans lequeL on amène à un momentdonne de la combust;on, une quantité totaLe d'air sous pression au moins suffisante pour brûLer dans des conditions sens;bLement stoechiometriques, une quantité totale de combustible(s), se caractérise selon l'invent;on en ce qu'on fa;t circuler la quantité totale d'air dans un canal unique qui débouche sur le foyer de l'enceinte et, a un premier niveau situé en amont du foyer, on injecte une part;e de la quantité totale de combustible nécessaire pour obtenir une combustion dans des conditions sensible-ment stoechiométriques avec l'air en circuLation, et, ~ un second niveau situé en avaL du premier, on injecte La k !4 quantité restante du combustible, de manière à
atteindre une combustion dans des conditions sensiblement stoechiométriques.
En pratique, pour faire fonctionner le brûleur de l'invention, on injectera au moyen desdites lances auxiliaires, de préférence au moins 20% du combustible total fourni au brûleur.
Si les lances ne sont pas alimentées en combustible, alors que le brûleur est en service, elles pourront être avantageusement refroidies par circulation d'un gaz incombustible.
Ainsi, suivant la presente invention, on propose un brûleur pour combustible(s) liquide(s) ou gazeux monté sur le mur d'une enceinte, sensiblement axialement en regard d'un orifice prévu à cet effet dans le mur et comportant une boîte à air avec un axe central. Cette boîte s'ouvre sur un conduit formant avec l'orifice un canal unique à travers lequel circule la totalité de l'air de combustion.
Des moyens primaires d'injection de combustible(s) débouchent dans le canal d'amenée d'air. Des moyens secondaires d'injection de combustible(s) s'étendent dans ce même canal d'amenée d'air, à travers l'orifice du mur, et comprennent une partie principale prolongée à l'endroit d'un coude par une partie terminale laquelle se termine au-delà de l'extrémité des moyens primaires d'injection. La partie principale s'étend, en partie au moins, suivant un axe, présentant par rapport à l'axe de la boîte à air un angle compris entre environ 0 et 30.
Ladite partie terminale se termine à une distance de l'axe central de la boîte à air supérieure à la distance minimale qui sépare ce même axe de la partie principale, ces distances étant mesurées chacune suivant une normale à l'axe central de la boîte à air.
~'" .
4a D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va suivre faite en référence aux dessins d'accompagnement dans lesquels:
- la figure l est une vue schématique en coupe longitudinale, par un plan sensiblement médian, d'un premier mode de realisation du brûleur de l'invention, - la figure 2 est une vue de face, suivant la flèche II de la figure l, d'une partie du brûleur, - les figures 3 à 6 sont des vues schematiques, en coupe longitudinale identique à
celle de la figure l, de diverses variantes de realisation du brûleur de l'invention, - la figure 7 est une vue suivant la flèche VII du brûleur de la figure 6, - la figure 8 est une vue schematique en coupe partielle selon la ligne VIII-VIII du brûleur illustre sur cette même figure 6, et la figure 9 est une vue en coupe longitudinale identique à celle des figures 3 à 6, illustrant un autre mode de realisation du brûleur de l'invention.
On notera dès à present que sur les différentes figures, les mêmes piècès ou elements ont été repérés de la même fason.
Ceci étant, reportons-nous tout d'abord aux figures 1 et 2 où est illustré un premier mode de réalisation de brûleur, du type à venteaux de turbulence. Pour recevoir ce brûleur, un orifice 14 a été ménagé dans la paroi 12 :
'~
d'un mur d'ence;nte, par exemple four ou chaudière. L'ori-f;ce 14 a ici une forme sens;blement tronconique allant en s'~vasant vers l'intérieur repér~ 1 de l'enceinte à
chauffer.
S S; l'on se r~fère pLus particulierement à la figure 1, on voit que le brûleur en question est fix~
(par exemple par vissage, non représente) sur la face exterieure 12a du mur 12 de l'ence;nte, de sorte que son conduit 10 d'amenee d'air, qui a ic; une forme ailant en convergent dans le sens g~n~ral de l'ecoulement vers l'enceinte, soit place sensiblement coaxialement à l'axe
2 de l'orifice 14 dans lequel il debouche et avec qui il forme un canal de circulation pour l'air comburant.
Tel qu'illustre, le conduit 10 est place dans une boîte ou un reg;stre 16 d'alirentat;on en a;r sous pression avec lequel il communique-En outre, il est ferme a son extremité amontpar une paroi 23 et l'air, ou plus géneralement le fluide comburant choisi, passe de la boite 16 dans le conduit par des fentes peripheriques equipees d'ailettes ou venteaux (repr~sentés schematiquement en 18) qui co~muniquent à
l'air un mouvement de rotation creant une depression dans l'axe 2 du brûleur et favorisant le melange du combustible et de l'air comburant.
Figure 1, on a reperé AM et AV respectivement l'amont et l'aval du brGleur en faisant reférence au sens de circulation des fluides qui s'ecoulent de l'arrière vers l'avant de ce même brûleur. Une flèche 3 mater;al;se le sens en question.
Le combust;ble est ;c;, pour une première part, amene par l';ntermed;a;re d'une canne 20 qu; est dispo-see sens;blement dans l'axe 2 du canal et forme moyen pr;maire d';njection, def;n;ssant a;ns; une prem;ère zone de combust;on.
L'extrem;te d';njection de la canne qu; se trouve approx;mativement au col 4 du canal d'amenee d'air est equipee d'un cône de flamme 22 dont le r~le est de creer des turbulences dans le courant d'air et de favoriser la combust;on. La canne 20 est f;xée sur la paroi arri~re 23 de la bo;te à air 16, par exemple au moyen d'~ne bride ou ana~ogue (non représent~e).
De façon à étager l'injection du combust;ble et ainsi définir une seconde 20ne de combustion située en aval de la première, le bruleur est en outre ~quipé
de moyens secondaires d'injection comprenant des lances tubulaires dites auxiliaires 24 qui s'étendent jusqu'en aval des moyens primaires précités (dans ce cas la canne 20)~
tonformément à l'invention, les lances auxi-liaires 24 sont montees à l'intérieur du canal forme par le conduit 10 et l'orifice 14. En outre, chacune de ces lances 24 est conformée de manière à comporter une partie principale 24a qui s'etend ici sensiblement paraLl~lement à l'axe 2 du canal, en amont de son col 4~ et une partie terminale 24b qui prolonge au-del~ du col, en regard de l'orifice 14, cette partie principale par rapport à laquelle elLe est coudée, de manière à aller en s'écartant de l'axe 2. De preference, la part;e terminale 24b s'etendra~ à
proxim;té le long des parois de l'orifice 14, sensiblement parallèlement à l'une de ses génératrices.
Figure 1 on voit clairement qu'en section la distance D entre l'extr~mité d'injection des lances auxi-liaires et l'axe 2 du canal d'amenée d'air est supérieureà la distance ~ au col 4 de ce meme canal.
Pour assurer une injection dirig~e du combusti-ble au niveau de cette seconde zone de combustion, un ou plus;eurs orifices 26 seront percés vers l'extrémité
des lances 24 et les axes de ces orifices seront orientés (angle ~ de la figure 1) de manière que la partie du com-bustible iniecte a ce niveau le soit suivant sur sur-face d'enveloppe tronconique ou en forme d'hyperboloide, convergente ou divergente suivant le type de combust;on privilégiee.
On notera que la section des orifices 26 deter-minera la vitesse de sortie du combustible qui sera gene-1 320qOl raLement co~prise entre environ 10 et 200 mètres par seconde.
En prat;que, le nombre des lances auxilia;res24 sera en g~neral compris entre 3 et 16 et ces lances seront le plus souvent régulièrement reparties autour de la canne d'injection primaire 20 (figure 2)~ Ceci étant, de façon à en faciliter la lecture, on n'a représenté
figure 1 que deux des lances auxiliaires.
D'une façon generale, le débit de combustible~
le plus souvent gazeux, ;njecte au moyen de ces lances 10 auxil;aires 24 sera compris entre environ 10 et 60 % du débit total de combustible fourni au brûleur.
De préf~rence, les lances 24 seront fixees indi-viduellement dans leur position "de trava;l" sur la paroi arrière 23 de la boîte à air, par exemple au moyen de brides (non representêes). De cette fa~on, après avoir retire la fixation, il sera possible de fa;re pivoter les lances 24 de sorte à les placer dans une pos;t;on "repliée" illustrée en tra;ts tiret~s à la figure 2. La partie terminale de ces lances sera alors, comme on le voit, située à l'intérieur d'une enveloppe fictive sensi-blement cyl;ndrique coax;ale au canal d'amenée d'air et ayant une section inférieure, ou à la limite égale, a la section au col 4 de ce dernier. Selon l';nvention, afin de permettre un retra;t aisé des lances 24 hors du br~leurr après les avoir placees dans leur dite position repliée, la longueur l1 séparant, dans un plan 5 sensiblement perpendiculaire à l'axe 2, les part;es pr;ncipales de deux lances auxiliaires adjacentes sera au moins légère-ment supérieure à la longueur l2 de leur partie terminale, 3û projetée dans ce même plan 5 (voir figure 2).
Ains;, en pos;t1On "repl;ée" la partie term;nale 24b des lances pourra a;sement passer entre le col 4 du canal et le bord le plus large du cone de flamme 22 et on comprend qu'en t;rant la lance cons;deree vers l'arr;ère du br~leur, sensiblement dans l'axe 2, ;l sera possible de la retirer aisement sans arrêter le brûleur. Bien entendu, on aura prevu alors dans la paroi 23 des passages de dimen- -sions et de forme adaptees.
I 320qo 1 Reportons-nous maintenant à la f;gure 3 pour voir iLlustr~ un deux;ème mode de reaLisation de L';nven-tion qui diffère du pr~cédent essentielLement par la forme de La canne 20 d'inject;on primaire de combustible (par exemple du gaz) qui se termine, au niveau du col 4 du canal d'amenée d'air, par une serie de doigts 50 d'injec-tion disposes sensiblement radialement, en etoile. ~-On notera que le brûleur illustre est encore du type à admission d'air périph~rique comportant un registre ~ venteaux de turbulence.
La disposition et la forme des Lances auxiliaires 24 d'injection secondaire du combustible qui sont répar- -ties dans le canal à air, autour de la canne 20, sont tout à fait comparables a celles du mode de r~alisation précedent.
Figure 4 a ete repr~sentée une troisième variante de realisation de l'invention qui a pour particularite, par rapport aux précedentes, son système d'injection pri-maire du corbustible, la forme de ses lances auxiliaires et celle de l'or;f;ce qu; a ete menage dans Le mur pour recevo;r Le brûLeur.
Plus precisément, La canne 20 d';njection pri-maire est ici dispos~e a L'intérieur d'un tube 60 dont eLLe ne débouche qu'au niveau de son extrémite d'injection 20a et dans Lequel peut circuler un combustibLe, Liquide ou gazeux, autre que celui qui aLimente La canne. Cette dernière etant aLimentée en gaz combustibLe, Le condu;t tubuLaire 60 pourraît, par exempLe, recevoir du fueL~
Concernant L'orifice 14 menagé dans Le mur, celui-c; a, dans le sens cons;dere de l'ecoulement, tout d'abord une forme sensiblement cylindrique qui se raccorde ensuite à une sorte d'hyperbole tronquee allant en "s'eva-sant" vers l'enceinte 1.
Quant aux lances auxiliaires 24 dont deux seu-lement ont ete représentees, leur partie principale 24as'etend jusqu'au niveau de l'entree formant col 4 de L'ori-fice 14 suivant des axes 61 concourants alLant en se rappro-chant vers l'orif;ce, leur partie terminale 24b ~pousantensuite sensiblement la forme des parois de ce même ori-fice, à l'intérieur duquel elle débouche.
En pratique, l'ecart angulaire ~ entre les axes 61 de la partie principale des lances et celui 2 de la canne 20 et du tube ~0 sera relativement faible et, en général, compris entre 5 et 3û env;ron.
On notera que le brûleur illustre sur cette figure 4 est encore du type à admission d'air p~ripherique comportant une boîte à air 16 munie de venteaux de turbulence.
Si l'on se reporte ~ la figure 5, on voit repre-senté un quatrième mode de r~alisation de l'invention.
Cette variante peut être comparee à celle de la f;gure 1 par la ~orme tronconique des parois de l'orifice 14, par la prevision dans l'axe 2 du canal d'amenée d'air d'une canne 20 d'injection prima;re de combust;ble qui s'ouvre sur le canal au n;veau de son col 4 et par la d;sposit;on des lances auxil;a;res 24 (dont la encore deux seulement ont eté représentées). En outre, il s'agit 20 toujours d'un brûleur du type à admiss;on d'air pér;ph~- -r;que, ma;s comportant ;ci deux boîtes ~ air 16, 16' dont le condu;t 10' de l'une, 16', debouche dans le condu;t 10 de l'autre 16.
Cec; étant, le présent mode de real;sation se d;st;ngue essent;ellement par la prev;s;on d'une couronne tubulaire 70 en forme de tore qu; s'étend à la per;ph~rie du canal d'amenee d'air au n;veau du raccordement entre le conduit 10 et l'or;f;ce 14.
En prat;que, la couronne 7û qu; est rel;ée à
un tube 71 d'alimentation en combust;ble va servir à ;njec-ter ce meme combust;ble a travers des orifices tnon repre-sentes) prevus à cet effet, sensiblement au niveau où
la canne 20 injecte le sien, définissant ainsi la zone primaire de combustion.
Avec un tel brûleur, on pourrait par exemple prévoir d'injecter du gaz combustible par la couronne 70 et du fuel par la canne 20, les lances aux;l;a;res .. .. .
24 pouvant quant ~ elles injecter du gaz au niveau de la seconde zone de combustion.
Reportons-nous maintenant aux f;gures 6 à 8 pour voir illustre un cinquième mode de realisation de l'invention.
Le brûleur repr~sente est ici du type multilances à ecoulement ax;al nu parallèle d'air.
Plus precisement, il s'agit d'un br~leur compre-nant une boite ou caisson 3û alimente en a;r sous pression et debouchant sur le conduit 10, sans que l'air ait subi une mise en rotation, comme c'etait le cas dans les modes precedents de réalisation.
En outre, le pr~sent brûleur se caracterise en ce qu'il comporte, pour assurer l'injection prima;re du combustible et en complément de sa canne 20 centrale autour de laquelle elles sont r~parties, des lances 34 dites "primaires", Dans l'exemple illustre, les lances primaires ;
en question sont intercalees chacune entre deux lances 2û aux;l;a;res 24 adjacentes (figure 7) et débouchent, legè-rement en aval de l'extremité 20a d'injection de la canne 20, à l'interieur de l'orifice 14, lequel a ici une forme sensiblement cylindrique circulaire avec son axe de cylindre disposé dans l'axe 2.
Figure 6 on n'a represente qu'une des Lances primaires. On remarquera que celle-ci s'etend sensiblement parallèlement à l'axe 2 du canal et à proximite de ses parois. On remarquera egalement que la canne 20 porte, qui l'entoure, une sorte de disque 33 muni d'ailettes destinees à assurer une mise en rotat;on de l'air autour de l'axe 2.
Compte tenu de la forme de l'or;fice 14, les lances aux;liaires 24 sont ici montées de manière a s'eten-dre par leur partie principale 24a, sensiblement parallèle-ment et à proximite des parois de l'orifice, jusqu'auniveau de la face 12b du mur 12 orientee vers l'interieur de l'enceinte, et à se prolonger par leur partie terminale 24b ~ l'interieur de cette même enceinte, en s'écartant de L'axe 2.
En pratique, cette partie terminale qui pourra être rectil;gne ou curv;l;gne tvoir figure 7) s'~tendra sensiblement parall~lement à la paroi interne 12b du mur de l'enceinte.
Dans Le cas cons;der~, la partie terminale des lances 24 est orientee,dans un même plan,à environ 90 de leur partie pr;ncipale.
Comme on le voit clairement figure 6, chacune des parties terminales en question pourra se prolonger par une courte partie extrême 24c dirigée obliquement et comportant au moins un injecteur 31 avec son orifice 32 d'éjection de combust;ble. L'orientation oblique de cette partie extrême pourra notamment être situ~e dans le plan contenant la partie principale 24a des lances et le point de jonction entre leurs parties terminale et extrême (angle o~, f;gure 6~.
Egalement, cette même partie extrême 24c pourra~t s'étendre selon un axe dirige obliquement par rapport au plan contenant la partie principale des lances auxi-l;a;res et le po;nt de jonction entre les parties termi-nale et extrême (angle ~ , figure 8). Dans ce cas, l'angle d'injection du combustible au niveau des lances auxiliaires sera donc donn~ par l'orientation de la partie extrême en question et conditionn~ par les angles ~ et ~ choisis.
Neanmoins, on aurait pu prevoir des parties terminales 24b sans partie extreme, l'angle d'injection du combustible etant alors donne à ce n;veau par l'or;en-tation ~angles ~ et/ou ~ ) de l'orifice 32 des in~ecteurs 3û 31.
En pratique, en prenant pour reference un axe parallèle à celui du canal d'amenee d'air, un angleo~compris entre -40 et ~70 et un angle ~ compris entre -6û et ~6û permettra d'assurer, suivant le type de combustion cho;si, une ;nject;on convergente ou divergente des jets de combustible au niveau de l'extr~mite des lances auxil;aires.
En ce qui concerne les dimensions des parties terminaLes ~et éventuellement extrêmes), on adaptera de pr~ference, comme pour les modes de réalisation precédents, la longueur l1 qu; separe les parties principales de deux lances auxiliaires adjacentes, de manière qu'elle soit au moins legèrement supér;eure à l3 longueur l2 de leur partie terminale tproiongée eventuellement par la partie extrême).
Dans le cas presentO il sera en outre préferable de prevoir, toujours en section,~nelongueur l3 séparant deux lances primaires 1û adjacentes au moins legèrement superieure à la Longueur 2 (fi9ure 7) Ainsi, si l'on prend soin de fixer les lances sur le brûleur en prevoyant dans la paroi arrière 23' du conduit 10 des rainures conform~es pour permettre de faire tourner les lances auxiliaires 24 autour de l'axe general 2 du canal d'amenee d'air, et ce ind~pendamment des lances primaires 34, il suffira pour les sortir du brûleur, de les faire pivoter d'une part autour de l'axe de leur partie principale 24a, de sorte à les placer en position "repliée" ~illustree en traits tiretes a la figure 7) et, d'autre part autour de l'axe 2, de sorte ~ pouvoir les retirer vers l'arrière du brûleur sans qu'elles vien-nent buter contre les lances primaires. ~
A ce sujet, on remarquera de l'etude de la figure ;
7, qu'en position repliee, la partie terminale ~eventuel-lement prolongee par la partie extrême~ des lances auxi-liaires s'etendra alors entre la paroi 15 de l'orifice 14 et la bordure ext~rieure 35 du disque 33 de turbulence.
Interessons-nous enfin à la figure 9 où est illustre un six;ème mode de realisat;on du br~leur de l'invent;on.
tomme le precedent, ce brûleur est du type à
mult;lances primaires et à admission d'air parallèle.
Il comprend donc une série de lances primaires 34 reparties autour d'une canne centrale 20 (bien que la prev;sion de celle-ci ne soit pas ind;spensable) et :
l'a;r sous pression qui passe de la boîte30 dans le conduit 10 puis dans l'orifice ~4 ne subit, ~ ce niveau, aucun mouvement de mise en rotation.
tomme illustre, l'orifice 14 qui a ét~ m~nag~
dans le mur 12 de l'enceinte a ici une forme d'abord tron-conique, convergente dans le sens de l'ecoulement puis, sensiblement cylin-drique circuLaire d'axe 2 puis enfin tronconique divergente. De ce fait, tant les lances primaires 34 que la partie principale en regard 24a deslan-ces auxiliairesqui s'etendent jusqu'au niveau du coL de l'orifice 14 sont dirigées suivant des directions concourantes allant en se rapprochant vers ce même orifice. Comme on l'a dejà indique en reference à la figure 4, l'~cart angulaire sera dans ce cas en général compris entre 5 et 30~ environ.
Puisque figure 9 une canne centrale 20 a ~té
prévue, on remarquera qu'elle d~bouche dans l'orifice 14 l~gèrement en aval de l'extrémité d'injection des lances primaires 34.
De l'~tude de cette f;gure 9 on notera également, une nouvelle fo;s, que, toujours par souc; de clarté, on n'a représenté qu'une lance primaire et une lance auxi-lia;re, b;en que leur dispos;t;on soit en pratique et en général celle de la figure 7.
Concernant les lances auxiliaires 24, on remar-quera que, sur leur longueur situee en regard des parois de l'or;f;ce 14, elles s'étendent conformément a l'inven-t;on, vers la per;phér;e de l'or;f;ce dont elles epousent sens;blement le contour de paro; et que, compte tenu de sa forme tout d'abord "en goulot", elles se prolongent dans l'ence;nte 1 par une partie terminale 24b et une partie extrême 24c du type de celles décrites en relat;on avec les figures 6 à 8, la partie terminale 24b s'étendant parallelement a la paroi 12b du mur.
Les diff~rents modes de realisation principa-lement envisagés du brûleur de l'invention ayant eté
decrits, on va maintenant présenter le principe général de fonctionnement.
Avant de le faire, il semble important de noter, à cette etape de la description, que tous les modes de realisation envisagés sont suscept;bles d'être combinés 1 3~0qO 1 ou associes entre eux-teci ~tant, l'un quelconque de ces modes der~alisation fonct;onne selon l'invention, de manière qu'à
un moment donné de La combustion, le brûleur soit alimente par une quantit~ totale d'air,sous pression adaptée,au moins suffi-sante pour brûler, dans des conditions sensiblement stoe-chiometriques, une quantite totale de combustible(s).
L'air comburant amene va donc circuler dans sa totalite à l'int~rieur du canal constitue par le conduit 1û 10 et l'orifice 14, avant de deboucher sur le foyer de l'enceinte 1.
Si l'invention ne prévo;t pas un etagement de l'admission de l'air comburant, elle prevoit par contre un etagement de l'injection du combustible. A cet effet, on va donc grâce aux moyens primaires d';njection t20 et/ou 34) injecter ~ un premier niveau situe en amont du foyer, une partie de la quantite totale de combust;-ble necessaire pour obtenir une combustion dans des condi-tions sensiblement stoechiometriques avec l'air en circu-lation, tand;s qu'on va injecter la quantité restantedu combustible par les lances auxiliaires 24 a un second niveau situe en aval du premier, de manière ~ atteindre alors sensiblement les conditions stoechiometriques de combustion. Au niveau de cette seconde zone, la combustion va donc s'effectuer entre l'air en excès qui n'a pas éte consomme au niveau de la première zone de combustion et la partie du combustible qui a ~t~ injectee par les lances auxilia;res~ Compte-tenu de la dispcsition relat;ve des moyens primaires et secondaires d'injection, il est clair ` 30 que la flamme resultant de la combustion secondaire envelop-pera et prolongera, a l'interieur de l'enceinte, la flam-me r~sultant de la combustion primaire.
On aura note que sur les figures on n'a pas represente les moyens d'allumage du br~leur. On l'a omis par souci de clarte. Neanmoins, il doit etre clair que de tels moyens seront effectivement prevus afin que l'on puisse enflammer le mélange air-combustible au niveau ~ 32090 1 des deux 20nes de combust;on precitees. Comme connu en soi, ces moyens pourraient par exempLe etre constitu~s par des electrodes convenablement isolees et alimentees sous haute tension adaptée.
Enfin, on notera que si~d'une façon generale, la pression d'alimentation en air du bruleur sera superieure ~ la pression atmospherique, on pourrait egalement envisager d'alimenter ce même brûleur en pression subatmospherique.
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Tel qu'illustre, le conduit 10 est place dans une boîte ou un reg;stre 16 d'alirentat;on en a;r sous pression avec lequel il communique-En outre, il est ferme a son extremité amontpar une paroi 23 et l'air, ou plus géneralement le fluide comburant choisi, passe de la boite 16 dans le conduit par des fentes peripheriques equipees d'ailettes ou venteaux (repr~sentés schematiquement en 18) qui co~muniquent à
l'air un mouvement de rotation creant une depression dans l'axe 2 du brûleur et favorisant le melange du combustible et de l'air comburant.
Figure 1, on a reperé AM et AV respectivement l'amont et l'aval du brGleur en faisant reférence au sens de circulation des fluides qui s'ecoulent de l'arrière vers l'avant de ce même brûleur. Une flèche 3 mater;al;se le sens en question.
Le combust;ble est ;c;, pour une première part, amene par l';ntermed;a;re d'une canne 20 qu; est dispo-see sens;blement dans l'axe 2 du canal et forme moyen pr;maire d';njection, def;n;ssant a;ns; une prem;ère zone de combust;on.
L'extrem;te d';njection de la canne qu; se trouve approx;mativement au col 4 du canal d'amenee d'air est equipee d'un cône de flamme 22 dont le r~le est de creer des turbulences dans le courant d'air et de favoriser la combust;on. La canne 20 est f;xée sur la paroi arri~re 23 de la bo;te à air 16, par exemple au moyen d'~ne bride ou ana~ogue (non représent~e).
De façon à étager l'injection du combust;ble et ainsi définir une seconde 20ne de combustion située en aval de la première, le bruleur est en outre ~quipé
de moyens secondaires d'injection comprenant des lances tubulaires dites auxiliaires 24 qui s'étendent jusqu'en aval des moyens primaires précités (dans ce cas la canne 20)~
tonformément à l'invention, les lances auxi-liaires 24 sont montees à l'intérieur du canal forme par le conduit 10 et l'orifice 14. En outre, chacune de ces lances 24 est conformée de manière à comporter une partie principale 24a qui s'etend ici sensiblement paraLl~lement à l'axe 2 du canal, en amont de son col 4~ et une partie terminale 24b qui prolonge au-del~ du col, en regard de l'orifice 14, cette partie principale par rapport à laquelle elLe est coudée, de manière à aller en s'écartant de l'axe 2. De preference, la part;e terminale 24b s'etendra~ à
proxim;té le long des parois de l'orifice 14, sensiblement parallèlement à l'une de ses génératrices.
Figure 1 on voit clairement qu'en section la distance D entre l'extr~mité d'injection des lances auxi-liaires et l'axe 2 du canal d'amenée d'air est supérieureà la distance ~ au col 4 de ce meme canal.
Pour assurer une injection dirig~e du combusti-ble au niveau de cette seconde zone de combustion, un ou plus;eurs orifices 26 seront percés vers l'extrémité
des lances 24 et les axes de ces orifices seront orientés (angle ~ de la figure 1) de manière que la partie du com-bustible iniecte a ce niveau le soit suivant sur sur-face d'enveloppe tronconique ou en forme d'hyperboloide, convergente ou divergente suivant le type de combust;on privilégiee.
On notera que la section des orifices 26 deter-minera la vitesse de sortie du combustible qui sera gene-1 320qOl raLement co~prise entre environ 10 et 200 mètres par seconde.
En prat;que, le nombre des lances auxilia;res24 sera en g~neral compris entre 3 et 16 et ces lances seront le plus souvent régulièrement reparties autour de la canne d'injection primaire 20 (figure 2)~ Ceci étant, de façon à en faciliter la lecture, on n'a représenté
figure 1 que deux des lances auxiliaires.
D'une façon generale, le débit de combustible~
le plus souvent gazeux, ;njecte au moyen de ces lances 10 auxil;aires 24 sera compris entre environ 10 et 60 % du débit total de combustible fourni au brûleur.
De préf~rence, les lances 24 seront fixees indi-viduellement dans leur position "de trava;l" sur la paroi arrière 23 de la boîte à air, par exemple au moyen de brides (non representêes). De cette fa~on, après avoir retire la fixation, il sera possible de fa;re pivoter les lances 24 de sorte à les placer dans une pos;t;on "repliée" illustrée en tra;ts tiret~s à la figure 2. La partie terminale de ces lances sera alors, comme on le voit, située à l'intérieur d'une enveloppe fictive sensi-blement cyl;ndrique coax;ale au canal d'amenée d'air et ayant une section inférieure, ou à la limite égale, a la section au col 4 de ce dernier. Selon l';nvention, afin de permettre un retra;t aisé des lances 24 hors du br~leurr après les avoir placees dans leur dite position repliée, la longueur l1 séparant, dans un plan 5 sensiblement perpendiculaire à l'axe 2, les part;es pr;ncipales de deux lances auxiliaires adjacentes sera au moins légère-ment supérieure à la longueur l2 de leur partie terminale, 3û projetée dans ce même plan 5 (voir figure 2).
Ains;, en pos;t1On "repl;ée" la partie term;nale 24b des lances pourra a;sement passer entre le col 4 du canal et le bord le plus large du cone de flamme 22 et on comprend qu'en t;rant la lance cons;deree vers l'arr;ère du br~leur, sensiblement dans l'axe 2, ;l sera possible de la retirer aisement sans arrêter le brûleur. Bien entendu, on aura prevu alors dans la paroi 23 des passages de dimen- -sions et de forme adaptees.
I 320qo 1 Reportons-nous maintenant à la f;gure 3 pour voir iLlustr~ un deux;ème mode de reaLisation de L';nven-tion qui diffère du pr~cédent essentielLement par la forme de La canne 20 d'inject;on primaire de combustible (par exemple du gaz) qui se termine, au niveau du col 4 du canal d'amenée d'air, par une serie de doigts 50 d'injec-tion disposes sensiblement radialement, en etoile. ~-On notera que le brûleur illustre est encore du type à admission d'air périph~rique comportant un registre ~ venteaux de turbulence.
La disposition et la forme des Lances auxiliaires 24 d'injection secondaire du combustible qui sont répar- -ties dans le canal à air, autour de la canne 20, sont tout à fait comparables a celles du mode de r~alisation précedent.
Figure 4 a ete repr~sentée une troisième variante de realisation de l'invention qui a pour particularite, par rapport aux précedentes, son système d'injection pri-maire du corbustible, la forme de ses lances auxiliaires et celle de l'or;f;ce qu; a ete menage dans Le mur pour recevo;r Le brûLeur.
Plus precisément, La canne 20 d';njection pri-maire est ici dispos~e a L'intérieur d'un tube 60 dont eLLe ne débouche qu'au niveau de son extrémite d'injection 20a et dans Lequel peut circuler un combustibLe, Liquide ou gazeux, autre que celui qui aLimente La canne. Cette dernière etant aLimentée en gaz combustibLe, Le condu;t tubuLaire 60 pourraît, par exempLe, recevoir du fueL~
Concernant L'orifice 14 menagé dans Le mur, celui-c; a, dans le sens cons;dere de l'ecoulement, tout d'abord une forme sensiblement cylindrique qui se raccorde ensuite à une sorte d'hyperbole tronquee allant en "s'eva-sant" vers l'enceinte 1.
Quant aux lances auxiliaires 24 dont deux seu-lement ont ete représentees, leur partie principale 24as'etend jusqu'au niveau de l'entree formant col 4 de L'ori-fice 14 suivant des axes 61 concourants alLant en se rappro-chant vers l'orif;ce, leur partie terminale 24b ~pousantensuite sensiblement la forme des parois de ce même ori-fice, à l'intérieur duquel elle débouche.
En pratique, l'ecart angulaire ~ entre les axes 61 de la partie principale des lances et celui 2 de la canne 20 et du tube ~0 sera relativement faible et, en général, compris entre 5 et 3û env;ron.
On notera que le brûleur illustre sur cette figure 4 est encore du type à admission d'air p~ripherique comportant une boîte à air 16 munie de venteaux de turbulence.
Si l'on se reporte ~ la figure 5, on voit repre-senté un quatrième mode de r~alisation de l'invention.
Cette variante peut être comparee à celle de la f;gure 1 par la ~orme tronconique des parois de l'orifice 14, par la prevision dans l'axe 2 du canal d'amenée d'air d'une canne 20 d'injection prima;re de combust;ble qui s'ouvre sur le canal au n;veau de son col 4 et par la d;sposit;on des lances auxil;a;res 24 (dont la encore deux seulement ont eté représentées). En outre, il s'agit 20 toujours d'un brûleur du type à admiss;on d'air pér;ph~- -r;que, ma;s comportant ;ci deux boîtes ~ air 16, 16' dont le condu;t 10' de l'une, 16', debouche dans le condu;t 10 de l'autre 16.
Cec; étant, le présent mode de real;sation se d;st;ngue essent;ellement par la prev;s;on d'une couronne tubulaire 70 en forme de tore qu; s'étend à la per;ph~rie du canal d'amenee d'air au n;veau du raccordement entre le conduit 10 et l'or;f;ce 14.
En prat;que, la couronne 7û qu; est rel;ée à
un tube 71 d'alimentation en combust;ble va servir à ;njec-ter ce meme combust;ble a travers des orifices tnon repre-sentes) prevus à cet effet, sensiblement au niveau où
la canne 20 injecte le sien, définissant ainsi la zone primaire de combustion.
Avec un tel brûleur, on pourrait par exemple prévoir d'injecter du gaz combustible par la couronne 70 et du fuel par la canne 20, les lances aux;l;a;res .. .. .
24 pouvant quant ~ elles injecter du gaz au niveau de la seconde zone de combustion.
Reportons-nous maintenant aux f;gures 6 à 8 pour voir illustre un cinquième mode de realisation de l'invention.
Le brûleur repr~sente est ici du type multilances à ecoulement ax;al nu parallèle d'air.
Plus precisement, il s'agit d'un br~leur compre-nant une boite ou caisson 3û alimente en a;r sous pression et debouchant sur le conduit 10, sans que l'air ait subi une mise en rotation, comme c'etait le cas dans les modes precedents de réalisation.
En outre, le pr~sent brûleur se caracterise en ce qu'il comporte, pour assurer l'injection prima;re du combustible et en complément de sa canne 20 centrale autour de laquelle elles sont r~parties, des lances 34 dites "primaires", Dans l'exemple illustre, les lances primaires ;
en question sont intercalees chacune entre deux lances 2û aux;l;a;res 24 adjacentes (figure 7) et débouchent, legè-rement en aval de l'extremité 20a d'injection de la canne 20, à l'interieur de l'orifice 14, lequel a ici une forme sensiblement cylindrique circulaire avec son axe de cylindre disposé dans l'axe 2.
Figure 6 on n'a represente qu'une des Lances primaires. On remarquera que celle-ci s'etend sensiblement parallèlement à l'axe 2 du canal et à proximite de ses parois. On remarquera egalement que la canne 20 porte, qui l'entoure, une sorte de disque 33 muni d'ailettes destinees à assurer une mise en rotat;on de l'air autour de l'axe 2.
Compte tenu de la forme de l'or;fice 14, les lances aux;liaires 24 sont ici montées de manière a s'eten-dre par leur partie principale 24a, sensiblement parallèle-ment et à proximite des parois de l'orifice, jusqu'auniveau de la face 12b du mur 12 orientee vers l'interieur de l'enceinte, et à se prolonger par leur partie terminale 24b ~ l'interieur de cette même enceinte, en s'écartant de L'axe 2.
En pratique, cette partie terminale qui pourra être rectil;gne ou curv;l;gne tvoir figure 7) s'~tendra sensiblement parall~lement à la paroi interne 12b du mur de l'enceinte.
Dans Le cas cons;der~, la partie terminale des lances 24 est orientee,dans un même plan,à environ 90 de leur partie pr;ncipale.
Comme on le voit clairement figure 6, chacune des parties terminales en question pourra se prolonger par une courte partie extrême 24c dirigée obliquement et comportant au moins un injecteur 31 avec son orifice 32 d'éjection de combust;ble. L'orientation oblique de cette partie extrême pourra notamment être situ~e dans le plan contenant la partie principale 24a des lances et le point de jonction entre leurs parties terminale et extrême (angle o~, f;gure 6~.
Egalement, cette même partie extrême 24c pourra~t s'étendre selon un axe dirige obliquement par rapport au plan contenant la partie principale des lances auxi-l;a;res et le po;nt de jonction entre les parties termi-nale et extrême (angle ~ , figure 8). Dans ce cas, l'angle d'injection du combustible au niveau des lances auxiliaires sera donc donn~ par l'orientation de la partie extrême en question et conditionn~ par les angles ~ et ~ choisis.
Neanmoins, on aurait pu prevoir des parties terminales 24b sans partie extreme, l'angle d'injection du combustible etant alors donne à ce n;veau par l'or;en-tation ~angles ~ et/ou ~ ) de l'orifice 32 des in~ecteurs 3û 31.
En pratique, en prenant pour reference un axe parallèle à celui du canal d'amenee d'air, un angleo~compris entre -40 et ~70 et un angle ~ compris entre -6û et ~6û permettra d'assurer, suivant le type de combustion cho;si, une ;nject;on convergente ou divergente des jets de combustible au niveau de l'extr~mite des lances auxil;aires.
En ce qui concerne les dimensions des parties terminaLes ~et éventuellement extrêmes), on adaptera de pr~ference, comme pour les modes de réalisation precédents, la longueur l1 qu; separe les parties principales de deux lances auxiliaires adjacentes, de manière qu'elle soit au moins legèrement supér;eure à l3 longueur l2 de leur partie terminale tproiongée eventuellement par la partie extrême).
Dans le cas presentO il sera en outre préferable de prevoir, toujours en section,~nelongueur l3 séparant deux lances primaires 1û adjacentes au moins legèrement superieure à la Longueur 2 (fi9ure 7) Ainsi, si l'on prend soin de fixer les lances sur le brûleur en prevoyant dans la paroi arrière 23' du conduit 10 des rainures conform~es pour permettre de faire tourner les lances auxiliaires 24 autour de l'axe general 2 du canal d'amenee d'air, et ce ind~pendamment des lances primaires 34, il suffira pour les sortir du brûleur, de les faire pivoter d'une part autour de l'axe de leur partie principale 24a, de sorte à les placer en position "repliée" ~illustree en traits tiretes a la figure 7) et, d'autre part autour de l'axe 2, de sorte ~ pouvoir les retirer vers l'arrière du brûleur sans qu'elles vien-nent buter contre les lances primaires. ~
A ce sujet, on remarquera de l'etude de la figure ;
7, qu'en position repliee, la partie terminale ~eventuel-lement prolongee par la partie extrême~ des lances auxi-liaires s'etendra alors entre la paroi 15 de l'orifice 14 et la bordure ext~rieure 35 du disque 33 de turbulence.
Interessons-nous enfin à la figure 9 où est illustre un six;ème mode de realisat;on du br~leur de l'invent;on.
tomme le precedent, ce brûleur est du type à
mult;lances primaires et à admission d'air parallèle.
Il comprend donc une série de lances primaires 34 reparties autour d'une canne centrale 20 (bien que la prev;sion de celle-ci ne soit pas ind;spensable) et :
l'a;r sous pression qui passe de la boîte30 dans le conduit 10 puis dans l'orifice ~4 ne subit, ~ ce niveau, aucun mouvement de mise en rotation.
tomme illustre, l'orifice 14 qui a ét~ m~nag~
dans le mur 12 de l'enceinte a ici une forme d'abord tron-conique, convergente dans le sens de l'ecoulement puis, sensiblement cylin-drique circuLaire d'axe 2 puis enfin tronconique divergente. De ce fait, tant les lances primaires 34 que la partie principale en regard 24a deslan-ces auxiliairesqui s'etendent jusqu'au niveau du coL de l'orifice 14 sont dirigées suivant des directions concourantes allant en se rapprochant vers ce même orifice. Comme on l'a dejà indique en reference à la figure 4, l'~cart angulaire sera dans ce cas en général compris entre 5 et 30~ environ.
Puisque figure 9 une canne centrale 20 a ~té
prévue, on remarquera qu'elle d~bouche dans l'orifice 14 l~gèrement en aval de l'extrémité d'injection des lances primaires 34.
De l'~tude de cette f;gure 9 on notera également, une nouvelle fo;s, que, toujours par souc; de clarté, on n'a représenté qu'une lance primaire et une lance auxi-lia;re, b;en que leur dispos;t;on soit en pratique et en général celle de la figure 7.
Concernant les lances auxiliaires 24, on remar-quera que, sur leur longueur situee en regard des parois de l'or;f;ce 14, elles s'étendent conformément a l'inven-t;on, vers la per;phér;e de l'or;f;ce dont elles epousent sens;blement le contour de paro; et que, compte tenu de sa forme tout d'abord "en goulot", elles se prolongent dans l'ence;nte 1 par une partie terminale 24b et une partie extrême 24c du type de celles décrites en relat;on avec les figures 6 à 8, la partie terminale 24b s'étendant parallelement a la paroi 12b du mur.
Les diff~rents modes de realisation principa-lement envisagés du brûleur de l'invention ayant eté
decrits, on va maintenant présenter le principe général de fonctionnement.
Avant de le faire, il semble important de noter, à cette etape de la description, que tous les modes de realisation envisagés sont suscept;bles d'être combinés 1 3~0qO 1 ou associes entre eux-teci ~tant, l'un quelconque de ces modes der~alisation fonct;onne selon l'invention, de manière qu'à
un moment donné de La combustion, le brûleur soit alimente par une quantit~ totale d'air,sous pression adaptée,au moins suffi-sante pour brûler, dans des conditions sensiblement stoe-chiometriques, une quantite totale de combustible(s).
L'air comburant amene va donc circuler dans sa totalite à l'int~rieur du canal constitue par le conduit 1û 10 et l'orifice 14, avant de deboucher sur le foyer de l'enceinte 1.
Si l'invention ne prévo;t pas un etagement de l'admission de l'air comburant, elle prevoit par contre un etagement de l'injection du combustible. A cet effet, on va donc grâce aux moyens primaires d';njection t20 et/ou 34) injecter ~ un premier niveau situe en amont du foyer, une partie de la quantite totale de combust;-ble necessaire pour obtenir une combustion dans des condi-tions sensiblement stoechiometriques avec l'air en circu-lation, tand;s qu'on va injecter la quantité restantedu combustible par les lances auxiliaires 24 a un second niveau situe en aval du premier, de manière ~ atteindre alors sensiblement les conditions stoechiometriques de combustion. Au niveau de cette seconde zone, la combustion va donc s'effectuer entre l'air en excès qui n'a pas éte consomme au niveau de la première zone de combustion et la partie du combustible qui a ~t~ injectee par les lances auxilia;res~ Compte-tenu de la dispcsition relat;ve des moyens primaires et secondaires d'injection, il est clair ` 30 que la flamme resultant de la combustion secondaire envelop-pera et prolongera, a l'interieur de l'enceinte, la flam-me r~sultant de la combustion primaire.
On aura note que sur les figures on n'a pas represente les moyens d'allumage du br~leur. On l'a omis par souci de clarte. Neanmoins, il doit etre clair que de tels moyens seront effectivement prevus afin que l'on puisse enflammer le mélange air-combustible au niveau ~ 32090 1 des deux 20nes de combust;on precitees. Comme connu en soi, ces moyens pourraient par exempLe etre constitu~s par des electrodes convenablement isolees et alimentees sous haute tension adaptée.
Enfin, on notera que si~d'une façon generale, la pression d'alimentation en air du bruleur sera superieure ~ la pression atmospherique, on pourrait egalement envisager d'alimenter ce même brûleur en pression subatmospherique.
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Claims (10)
1. Brûleur pour combustible(s) liquide(s) ou gazeux monté sur le mur d'une enceinte, sensiblement axialement en regard d'un orifice (14) prévu à cet effet dans le mur et comportant:
- une boîte à air (16, 16', 30) avec un axe central, cette boîte s'ouvrant sur un conduit (10) formant avec ledit orifice (14) un canal unique à travers lequel circule la totalité de l'air de combustion, - des moyens (20, 34) primaires d'injection de combustible(s) débouchant dans ledit canal d'amenée d'air, et - des moyens (24) secondaires d'injection de combustible(s) qui s'étendent dans ce même canal d'amenée d'air, à travers l'orifice (14) du mur, et qui comprennent une partie principale (24a) prolongée à l'endroit d'un coude par une partie terminale (24b) laquelle se termine au-delà de l'extrémité (20a, 22, 50) des moyens primaires d'injection (20, 34), - ladite partie principale (24a) s'étendant en partie au moins, suivant un axe (61) présentant par rapport à l'axe (2) de la boîte à air un angle compris entre environ 0 et 30°, - et ladite partie terminale (24b) se terminant à une distance de l'axe central (2) de la boîte à air supérieure à la distance minimale qui sépare ce même axe (2) de ladite partie principale (24a), lesdites distances étant mesurées chacune suivant une normale audit axe central (2) de la boîte à air.
- une boîte à air (16, 16', 30) avec un axe central, cette boîte s'ouvrant sur un conduit (10) formant avec ledit orifice (14) un canal unique à travers lequel circule la totalité de l'air de combustion, - des moyens (20, 34) primaires d'injection de combustible(s) débouchant dans ledit canal d'amenée d'air, et - des moyens (24) secondaires d'injection de combustible(s) qui s'étendent dans ce même canal d'amenée d'air, à travers l'orifice (14) du mur, et qui comprennent une partie principale (24a) prolongée à l'endroit d'un coude par une partie terminale (24b) laquelle se termine au-delà de l'extrémité (20a, 22, 50) des moyens primaires d'injection (20, 34), - ladite partie principale (24a) s'étendant en partie au moins, suivant un axe (61) présentant par rapport à l'axe (2) de la boîte à air un angle compris entre environ 0 et 30°, - et ladite partie terminale (24b) se terminant à une distance de l'axe central (2) de la boîte à air supérieure à la distance minimale qui sépare ce même axe (2) de ladite partie principale (24a), lesdites distances étant mesurées chacune suivant une normale audit axe central (2) de la boîte à air.
2. Brûleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens secondaires d'injection de combustible(s) (24) sont montes pivotants sur le brûleur et leur partie terminale (24b) présente une forme et des dimensions telles que, par pivotement de ces moyens autour de l'axe de la partie principale (24a), l'extrémité de la partie terminale (24b) est amenée à l'intérieur d'une enveloppe fictive, cylindrique, sensiblement coaxiale à l'axe central (2) de la boite à air.
3. Brûleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie terminale (24b) des moyens secondaires d'injection (24) est prolongée par une partie extrême (24c) dirigée obliquement par rapport à ladite partie terminale.
4. Brûleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens primaires (20, 34) d'injection comprennent plusieurs lances (34) disposées autour d'une canne centrale d'injection (20) s'étendant sensiblement dans l'axe (2) de la boite à air, ces lances étant intercalées chacune entre deux moyens consécutifs secondaires d'injection (24).
5. Brûleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie terminale (24b) des moyens secondaires d'injection (24) est courbée.
6. Brûleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la partie terminale (24b) des moyens secondaires d'injection s'étend sensiblement perpendiculairement à leur partie principale (24a).
7. Brûleur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'à l'intérieur de l'orifice (14) du mur, les moyens secondaires d'injection (24) s'étendent à proximité de la paroi qui limite périphériquement cet orifice, en suivant sensiblement la forme de cette paroi.
8. Brûleur selon la revendication 7 caractérisé en ce que les moyens secondaires d'injection (24) traversent entièrement l'orifice (14) du mur (12) de l'enceinte pour se prolonger à
l'intérieur de cette enceinte.
l'intérieur de cette enceinte.
9. Brûleur selon la revendication 7 ou la revendication 8 caractérisé en ce que la partie principale (24a) des moyens secondaires d'injection (24) s'étend à travers l'orifice (14) du mur sensiblement jusqu'à la face (12b) de ce mur tournée vers l'intérieur de l'enceinte (1) et se prolonge à
l'intérieur de cette enceinte par la partie terminale (24b).
l'intérieur de cette enceinte par la partie terminale (24b).
10. Brûleur selon la revendication 7 ou la revendication 8 caractérisé en ce que la partie terminale (24b) des moyens secondaires d'injection s'étend autour de l'orifice (14) du mur sensiblement parallèlement à la face (12b) de ce mur tournée vers l'intérieur de l'enceinte (1).
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