CA2797168C - Four a flamme et procede de regulation de la combustion dans un four a flamme - Google Patents
Four a flamme et procede de regulation de la combustion dans un four a flamme Download PDFInfo
- Publication number
- CA2797168C CA2797168C CA2797168A CA2797168A CA2797168C CA 2797168 C CA2797168 C CA 2797168C CA 2797168 A CA2797168 A CA 2797168A CA 2797168 A CA2797168 A CA 2797168A CA 2797168 C CA2797168 C CA 2797168C
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- flame
- combustion
- combustion chamber
- detected
- predetermined
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 187
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 131
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 74
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 122
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 90
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 90
- 239000003517 fume Substances 0.000 claims description 44
- 238000010790 dilution Methods 0.000 claims description 37
- 239000012895 dilution Substances 0.000 claims description 37
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 28
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 28
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 5
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 abstract description 8
- 238000007865 diluting Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 33
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000003570 air Substances 0.000 description 15
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 13
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 6
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000004401 flow injection analysis Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- KEQXNNJHMWSZHK-UHFFFAOYSA-L 1,3,2,4$l^{2}-dioxathiaplumbetane 2,2-dioxide Chemical compound [Pb+2].[O-]S([O-])(=O)=O KEQXNNJHMWSZHK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000004017 vitrification Methods 0.000 description 2
- 206010003830 Automatism Diseases 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000563 Verneuil process Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052924 anglesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012550 audit Methods 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013626 chemical specie Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N lead dioxide Inorganic materials O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000010312 secondary melting process Methods 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000004449 solid propellant Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
- F23G7/061—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating
- F23G7/065—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases with supplementary heating using gaseous or liquid fuel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
- C21C5/42—Constructional features of converters
- C21C5/46—Details or accessories
- C21C5/4673—Measuring and sampling devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
- F23G7/00—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals
- F23G7/06—Incinerators or other apparatus for consuming industrial waste, e.g. chemicals of waste gases or noxious gases, e.g. exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J15/00—Arrangements of devices for treating smoke or fumes
- F23J15/08—Arrangements of devices for treating smoke or fumes of heaters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N3/00—Regulating air supply or draught
- F23N3/002—Regulating air supply or draught using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/02—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium
- F23N5/08—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements
- F23N5/082—Systems for controlling combustion using devices responsive to thermal changes or to thermal expansion of a medium using light-sensitive elements using electronic means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
- F27D17/008—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases cleaning gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C2100/00—Exhaust gas
- C21C2100/02—Treatment of the exhaust gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
- F27D2019/0028—Regulation
- F27D2019/0034—Regulation through control of a heating quantity such as fuel, oxidant or intensity of current
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D19/00—Arrangements of controlling devices
- F27D2019/0028—Regulation
- F27D2019/0034—Regulation through control of a heating quantity such as fuel, oxidant or intensity of current
- F27D2019/004—Fuel quantity
- F27D2019/0043—Amount of air or O2 to the burner
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
- Control Of Combustion (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Four à flamme et procédé pour son opération, procédé dans lequel: -on injecte un oxydant principal à un débit régulé dans la chambre de combustion (2) du four, -on brûle de la matière combustible dans la chambre de combustion (2) avec l'oxydant principal en produisant de l'énergie thermique et des fumées (6) à une température supérieure à 600°C, -on évacue les fumées (6) par un conduit d'évacuation (13), lesdites fumées (6) évacuées pouvant contenir des matières oxydables résiduelles, le conduit d'évacuation (13) étant muni d'une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), -on brûle les matières oxydables résiduelles avec l'oxydant de dilution au moyen d'une flamme (12) au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution (14), -on détecte l'intensité de flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation (12), et -on régule le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) en fonction de l'intensité de flamme détectée.
Description
Four à flamme et procédé de régulation de la combustion dans un four à flamme La présente invention concerne la régulation de la combustion dans des fours à
flamme.
Les fours à flamme sont couramment utilisés dans l'industrie pour la génération d'énergie thermique et pour le traitement à température élevée des matériaux.
La terminologie four à flamme désigne un four, tel qu'un four de fusion ou un incinérateur, dans lequel au moins une partie de l'énergie thermique est produite dans la chambre de combustion du four par la combustion d'un combustible avec un oxydant présent dans le comburant. Ainsi, la terminologie four à flamme couvre également les fours dans lesquels au moins une partie de l'énergie thermique est produite par une combustion sans flamme visible, souvent appelée combustion sans flamme (en anglais : flameless combustion ).
Les fumées générées par la combustion, contenant généralement du CO2, du CO et de l'H20, sont évacuées de la chambre de combustion du four à flamme à une température supérieure à 600 C par un conduit d'évacuation.
En théorie, un maximum d'énergie thermique est généré par la combustion quand celle-ci est stoechiométrique, c'est-à-dire quand l'oxydant est injecté dans la zone de combustion en une quantité qui correspond à la quantité d'oxydant nécessaire pour la combustion totale du combustible présent dans la zone de combustion. Dans ce cas, le carbone présent dans le combustible est entièrement oxydé en CO2, l'hydrogène généralement présent dans le combustible est entièrement oxyde en H20, etc. En pratique industrielle, on constate toutefois qu'un léger excès d'oxydant est nécessaire pour arriver à
une combustion totale du combustible.
Une injection insuffisante d'oxydant entraîne une baisse de rendement du four par non-combustion ou combustion partielle du combustible. Un excès trop important d'oxydant entraîne également une baisse de rendement du four (par exemple :
perte d'énergie thermique plus importante par les fumées évacuées et, en cas d'oxy-combustion, l'évacuation avec les fumées de la partie de l'oxygène n'ayant pas participé à
la combustion, l'oxygène ayant un coût non-négligeable).
Parmi les autres inconvénients d'un débit trop important d'oxydant, on peut en particulier signaler un taux d'oxydation plus important de la charge dans le cas d'une
flamme.
Les fours à flamme sont couramment utilisés dans l'industrie pour la génération d'énergie thermique et pour le traitement à température élevée des matériaux.
La terminologie four à flamme désigne un four, tel qu'un four de fusion ou un incinérateur, dans lequel au moins une partie de l'énergie thermique est produite dans la chambre de combustion du four par la combustion d'un combustible avec un oxydant présent dans le comburant. Ainsi, la terminologie four à flamme couvre également les fours dans lesquels au moins une partie de l'énergie thermique est produite par une combustion sans flamme visible, souvent appelée combustion sans flamme (en anglais : flameless combustion ).
Les fumées générées par la combustion, contenant généralement du CO2, du CO et de l'H20, sont évacuées de la chambre de combustion du four à flamme à une température supérieure à 600 C par un conduit d'évacuation.
En théorie, un maximum d'énergie thermique est généré par la combustion quand celle-ci est stoechiométrique, c'est-à-dire quand l'oxydant est injecté dans la zone de combustion en une quantité qui correspond à la quantité d'oxydant nécessaire pour la combustion totale du combustible présent dans la zone de combustion. Dans ce cas, le carbone présent dans le combustible est entièrement oxydé en CO2, l'hydrogène généralement présent dans le combustible est entièrement oxyde en H20, etc. En pratique industrielle, on constate toutefois qu'un léger excès d'oxydant est nécessaire pour arriver à
une combustion totale du combustible.
Une injection insuffisante d'oxydant entraîne une baisse de rendement du four par non-combustion ou combustion partielle du combustible. Un excès trop important d'oxydant entraîne également une baisse de rendement du four (par exemple :
perte d'énergie thermique plus importante par les fumées évacuées et, en cas d'oxy-combustion, l'évacuation avec les fumées de la partie de l'oxygène n'ayant pas participé à
la combustion, l'oxygène ayant un coût non-négligeable).
Parmi les autres inconvénients d'un débit trop important d'oxydant, on peut en particulier signaler un taux d'oxydation plus important de la charge dans le cas d'une
2 PCT/FR2011/050703 charge oxydable, comme c'est le cas dans un four de fusion de métaux oxydables, tel que l'aluminium, et certains fours de réchauffage (en anglais reheating furnace ). Il est notamment connu d'opérer des fours à flamme en régime de sur- ou sous-stoechiométrie, pour éviter ou limiter une réduction ou oxydation nuisible de la charge par l'atmosphère dans la zone de combustion. Ainsi, pour certaines applications, la combustion optimale diffère de la combustion stoechiométrique.
Une opération optimisée d'un four à flamme est généralement possible dans les fours à flamme dans lesquels les apports en combustible et en oxydant et les compositions de ceux-ci sont parfaitement maîtrisés.
Toutefois, dans un nombre important d'applications industrielles des fours à
flamme, la quantité et/ou la composition de la matière combustible disponible dans la zone de combustion sont mal ou peu maîtrisées.
Ceci est par exemple le cas :
- dans les fours à flamme dont la charge contient une quantité et/ou une qualité
variable de matières combustibles, comme par exemple les incinérateurs de déchets et les fours de fusion secondaire pour le recyclage de métaux, - dans les fours de fusion à flamme dans lesquels la charge contient des matières combustibles inhérentes et/ou ajoutées, et dans lesquels la charge libère de manière non contrôlée ces matières combustibles dans la zone de combustion généralement située au-dessus de la charge, comme par exemple les fours de fusion secondaire pour le recyclage de métaux, - dans les fours à flamme pour la post-combustion des fumées issues de fours tels que décrits ci-dessus, par exemple des chambres de post-combustion des fours à
arc pour la fusion secondaire d'acier.
De JP-A-1314809 et de JP-A-2001004116, il est connu d'équiper un incinérateur d'une caméra dirigée vers l'intérieur de la chambre de combustion et de réguler la post-combustion à l'intérieur de la chambre de combustion au-dessus de la combustion principale en fonction de l'image obtenue de la combustion à l'intérieur de la chambre.
De WO-A-2005/024398, il est connu de mesurer la quantité d'espèces chimiques contenues dans un gaz issu d'un four de traitement de métal, tel qu'un four électrique à arc ou un convertisseur, par prélèvement d'une partie du gaz à analyser, son refroidissement à
moins de 300 C et la mesure de quantité de CO et/ou de CO2 présente dans le gaz à l'aide du signal de lumière cohérente émise par une diode laser, ledit procédé
permettant une
Une opération optimisée d'un four à flamme est généralement possible dans les fours à flamme dans lesquels les apports en combustible et en oxydant et les compositions de ceux-ci sont parfaitement maîtrisés.
Toutefois, dans un nombre important d'applications industrielles des fours à
flamme, la quantité et/ou la composition de la matière combustible disponible dans la zone de combustion sont mal ou peu maîtrisées.
Ceci est par exemple le cas :
- dans les fours à flamme dont la charge contient une quantité et/ou une qualité
variable de matières combustibles, comme par exemple les incinérateurs de déchets et les fours de fusion secondaire pour le recyclage de métaux, - dans les fours de fusion à flamme dans lesquels la charge contient des matières combustibles inhérentes et/ou ajoutées, et dans lesquels la charge libère de manière non contrôlée ces matières combustibles dans la zone de combustion généralement située au-dessus de la charge, comme par exemple les fours de fusion secondaire pour le recyclage de métaux, - dans les fours à flamme pour la post-combustion des fumées issues de fours tels que décrits ci-dessus, par exemple des chambres de post-combustion des fours à
arc pour la fusion secondaire d'acier.
De JP-A-1314809 et de JP-A-2001004116, il est connu d'équiper un incinérateur d'une caméra dirigée vers l'intérieur de la chambre de combustion et de réguler la post-combustion à l'intérieur de la chambre de combustion au-dessus de la combustion principale en fonction de l'image obtenue de la combustion à l'intérieur de la chambre.
De WO-A-2005/024398, il est connu de mesurer la quantité d'espèces chimiques contenues dans un gaz issu d'un four de traitement de métal, tel qu'un four électrique à arc ou un convertisseur, par prélèvement d'une partie du gaz à analyser, son refroidissement à
moins de 300 C et la mesure de quantité de CO et/ou de CO2 présente dans le gaz à l'aide du signal de lumière cohérente émise par une diode laser, ledit procédé
permettant une
3 mesure desdites quantités avec un temps de réponse inférieur à 10 secondes et un contrôle du four en temps réel.
WO-A-03/056044 décrit un procédé de fusion d'aluminium, dans lequel on introduit de l'aluminium solide dans un four, on réalise la fusion de l'aluminium pour former un bain d'aluminium, on détecte les variations de concentration en monoxyde de carbone (CO) et la température dans les fumées sortant du four, on en déduit la formation d'oxydes d'aluminium à la surface du bain d'aluminium et on régule le procédé de fusion en fonction de la formation d'oxydes d'aluminium.
La mesure de la concentration en certaines espèces dans les fumées d'un four à
flamme est toutefois rendue difficile par la nature et les quantités de polluants, telle que la suie, dans lesdites fumées.
WO-A-2004/083469 décrit un procédé de fusion d'aluminium dans lequel le rapport combustible/comburant injecté par un brûleur dans le four à flamme est régulé
en fonction de la température des fumées dans le conduit d'évacuation des fumées muni d'une entrée d'air dit air de dilution .
Dans un tel procédé, le débit d'air de dilution peut varier en fonction de différents paramètres (taille des ouvertures, vitesse de l'extraction des fumées, état des conduits de fumées, débit des autres flux de fumées collectés par le même extracteur). Ce débit variable peut avoir une influence sur la température des fumées dans le conduit d'évacuation et ainsi avoir un impact sur le réglage du four. Des variations quotidiennes (jour et nuit) et saisonnières (été et hiver) dans la température de l'air de dilution, qui est généralement de l'air ambiant, peuvent également avoir un impact sur la température des fumées dans le conduit d'évacuation.
La présente invention a pour but de fournir un réglage de la combustion dans un four à flamme qui ne présente pas les inconvénients des procédés connus décrits ci-dessus.
Selon un mode de réalisation préféré, l'invention concerne un procédé
d'opération d'un four à flamme comportant une chambre de combustion (2), procédé dans lequel :
3a - on injecte un oxydant principal à un débit régulé dans la chambre de combustion (2), - on brûle de la matière combustible dans la chambre de combustion (2) avec l'oxydant principal en produisant dans la chambre de combustion de l'énergie thermique et des fumées (6) à une température supérieure à 600 C, - on évacue les fumées (6) ainsi produites de la chambre de combustion (2) par un conduit d'évacuation (13), lesdites fumées (6) évacuées pouvant contenir des matières oxydables résiduelles, le conduit d'évacuation (13) étant muni d'une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), - on brûle les matières oxydables résiduelles avec l'oxydant de dilution au moyen d'une flamme (12) à l'intérieur du conduit d'évacuation (13) au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution (14), le procédé étant caractérisé en ce que :
- on détecte l'intensité de flamme de ladite flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation (13), - on régule le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) en fonction de l'intensité de flamme détectée. La présente invention concerne ainsi un procédé d'opération d'un four à flamme amélioré. Selon ce procédé, on injecte un oxydant, dit oxydant principal , à un débit régulé dans une chambre de combustion du four à
flamme. On brûle de la matière combustible dans la chambre de combustion avec l'oxydant principal ainsi injecté en produisant dans la chambre de combustion de l'énergie thermique et des fumées ayant une température supérieure à 600 C. Les fumées ainsi produites sont évacuées de la chambre de combustion par un conduit d'évacuation. Ce conduit d'évacuation est muni d'une entrée d'un oxydant dit oxydant de dilution , typiquement, mais pas nécessairement, de l'air ambiant, en aval de la chambre de combustion, de manière à ce que l'oxydant de dilution
WO-A-03/056044 décrit un procédé de fusion d'aluminium, dans lequel on introduit de l'aluminium solide dans un four, on réalise la fusion de l'aluminium pour former un bain d'aluminium, on détecte les variations de concentration en monoxyde de carbone (CO) et la température dans les fumées sortant du four, on en déduit la formation d'oxydes d'aluminium à la surface du bain d'aluminium et on régule le procédé de fusion en fonction de la formation d'oxydes d'aluminium.
La mesure de la concentration en certaines espèces dans les fumées d'un four à
flamme est toutefois rendue difficile par la nature et les quantités de polluants, telle que la suie, dans lesdites fumées.
WO-A-2004/083469 décrit un procédé de fusion d'aluminium dans lequel le rapport combustible/comburant injecté par un brûleur dans le four à flamme est régulé
en fonction de la température des fumées dans le conduit d'évacuation des fumées muni d'une entrée d'air dit air de dilution .
Dans un tel procédé, le débit d'air de dilution peut varier en fonction de différents paramètres (taille des ouvertures, vitesse de l'extraction des fumées, état des conduits de fumées, débit des autres flux de fumées collectés par le même extracteur). Ce débit variable peut avoir une influence sur la température des fumées dans le conduit d'évacuation et ainsi avoir un impact sur le réglage du four. Des variations quotidiennes (jour et nuit) et saisonnières (été et hiver) dans la température de l'air de dilution, qui est généralement de l'air ambiant, peuvent également avoir un impact sur la température des fumées dans le conduit d'évacuation.
La présente invention a pour but de fournir un réglage de la combustion dans un four à flamme qui ne présente pas les inconvénients des procédés connus décrits ci-dessus.
Selon un mode de réalisation préféré, l'invention concerne un procédé
d'opération d'un four à flamme comportant une chambre de combustion (2), procédé dans lequel :
3a - on injecte un oxydant principal à un débit régulé dans la chambre de combustion (2), - on brûle de la matière combustible dans la chambre de combustion (2) avec l'oxydant principal en produisant dans la chambre de combustion de l'énergie thermique et des fumées (6) à une température supérieure à 600 C, - on évacue les fumées (6) ainsi produites de la chambre de combustion (2) par un conduit d'évacuation (13), lesdites fumées (6) évacuées pouvant contenir des matières oxydables résiduelles, le conduit d'évacuation (13) étant muni d'une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), - on brûle les matières oxydables résiduelles avec l'oxydant de dilution au moyen d'une flamme (12) à l'intérieur du conduit d'évacuation (13) au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution (14), le procédé étant caractérisé en ce que :
- on détecte l'intensité de flamme de ladite flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation (13), - on régule le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) en fonction de l'intensité de flamme détectée. La présente invention concerne ainsi un procédé d'opération d'un four à flamme amélioré. Selon ce procédé, on injecte un oxydant, dit oxydant principal , à un débit régulé dans une chambre de combustion du four à
flamme. On brûle de la matière combustible dans la chambre de combustion avec l'oxydant principal ainsi injecté en produisant dans la chambre de combustion de l'énergie thermique et des fumées ayant une température supérieure à 600 C. Les fumées ainsi produites sont évacuées de la chambre de combustion par un conduit d'évacuation. Ce conduit d'évacuation est muni d'une entrée d'un oxydant dit oxydant de dilution , typiquement, mais pas nécessairement, de l'air ambiant, en aval de la chambre de combustion, de manière à ce que l'oxydant de dilution
4 PCT/FR2011/050703 entre en contact avec les fumées à 600 C, voire plus. Quand les fumées contiennent encore des matières oxydables, c'est-à-dire quand la combustion de matière combustible dans la chambre de combustion n'est pas complète, on obtient ainsi une flamme au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution à l'intérieur du conduit d'évacuation. En effet, le contact entre l'oxydant de dilution et les matières oxydables dans les fumées à
température élevée génèrent une auto-combustion desdites matières oxydables, telles que du CO
et/ou du H2, présentes dans les fumées évacuées. Suivant l'invention, on détecte l'intensité de la flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation, et donc en aval de la chambre de combustion, et on régule le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion en fonction de l'intensité de flamme détectée.
La matière combustible peut notamment être introduite dans la chambre de combustion de manière contrôlée, par exemple, par injection d'un jet de combustible dans la chambre de combustion au moyen d'une lance ou d'un brûleur. La matière combustible peut être présente dans la charge et donc être introduite dans la chambre de combustion avec la charge. La matière combustible peut également être introduite dans la chambre de combustion par une combinaison d'une introduction contrôlée et d'une introduction avec la charge dans la chambre de combustion.
Avantageusement, on réduit le débit d'injection d'oxydant principal injecté
dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme ainsi détectée est inférieure à une limite inférieure prédéterminée et on augmente le débit d'oxydant principal injecté dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme ainsi détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
La présence de matières oxydables, telle que le CO, dans les fumées est ainsi détectée par l'intensité de leur combustion avec l'oxydant de dilution à
l'aide d'un détecteur de flamme qui renvoie un signal indicateur de l'intensité de la combustion/de la flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation : (a) une intensité forte étant le signe d'une présence importante de matières oxydables dans les fumées évacuées, et (b) une intensité
faible étant le signe d'une faible présence de matières oxydables dans les fumées évacuées.
L'invention permet ainsi de déterminer le niveau de la présence de matières oxydables dans les fumées et d'appliquer en temps réel une correction au réglage de la combustion dans la zone de combustion.
Les limites inférieure et supérieure prédéterminées sont fixées en fonction de la nature du procédé de combustion dans la chambre de combustion, comme discuté
ci-dessus. Quand le procédé de combustion vise une combustion complète de la matière
température élevée génèrent une auto-combustion desdites matières oxydables, telles que du CO
et/ou du H2, présentes dans les fumées évacuées. Suivant l'invention, on détecte l'intensité de la flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation, et donc en aval de la chambre de combustion, et on régule le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion en fonction de l'intensité de flamme détectée.
La matière combustible peut notamment être introduite dans la chambre de combustion de manière contrôlée, par exemple, par injection d'un jet de combustible dans la chambre de combustion au moyen d'une lance ou d'un brûleur. La matière combustible peut être présente dans la charge et donc être introduite dans la chambre de combustion avec la charge. La matière combustible peut également être introduite dans la chambre de combustion par une combinaison d'une introduction contrôlée et d'une introduction avec la charge dans la chambre de combustion.
Avantageusement, on réduit le débit d'injection d'oxydant principal injecté
dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme ainsi détectée est inférieure à une limite inférieure prédéterminée et on augmente le débit d'oxydant principal injecté dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme ainsi détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
La présence de matières oxydables, telle que le CO, dans les fumées est ainsi détectée par l'intensité de leur combustion avec l'oxydant de dilution à
l'aide d'un détecteur de flamme qui renvoie un signal indicateur de l'intensité de la combustion/de la flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation : (a) une intensité forte étant le signe d'une présence importante de matières oxydables dans les fumées évacuées, et (b) une intensité
faible étant le signe d'une faible présence de matières oxydables dans les fumées évacuées.
L'invention permet ainsi de déterminer le niveau de la présence de matières oxydables dans les fumées et d'appliquer en temps réel une correction au réglage de la combustion dans la zone de combustion.
Les limites inférieure et supérieure prédéterminées sont fixées en fonction de la nature du procédé de combustion dans la chambre de combustion, comme discuté
ci-dessus. Quand le procédé de combustion vise une combustion complète de la matière
5 combustible dans la chambre de combustion, la limite inférieure prédéterminée est très faible, mais supérieure à zéro. De cette manière, il est assuré que le débit d'injection d'oxydant principal n'est ni excessif ni trop faible pour le procédé de combustion dans la chambre de combustion.
L'invention permet notamment de compenser une connaissance imparfaite de la teneur en matière combustible de la charge du four (cas typique pour les fours de recyclage), de la qualité de la matière combustible et/ou de sa libération dans la chambre de combustion par une adaptation en temps réel du réglage du débit d'oxydant principal et, comme exposé
ci-après, éventuellement également du débit de combustible injecté dans la chambre de combustion.
Un autre avantage de l'invention est qu'elle peut être réalisée avec un détecteur d'intensité de flamme peu coûteux et simple de mise en oeuvre.
Dans certains procédés de combustion, la teneur en matières oxydables dans les fumées évacuées peut présenter des variations fréquentes, mais souvent de faible durée.
Suivant une forme de réalisation, l'intensité de flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation est détecté pendant des durées prédéterminées Atl et At2. Le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion est réduit quand l'intensité de flamme détectée est restée inférieure à la limite inférieure pendant la durée prédéterminée Atl.
De manière analogue, le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion est augmenté quand l'intensité de flamme détectée est restée supérieure à la limite supérieure pendant la durée prédéterminée At2. Ainsi, des fluctuations excessives dans le procédé de combustion sont évitées. Une autre possibilité est (a) de réduire le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion quand la valeur moyenne de l'intensité
de flamme détectée pendant la durée prédéterminée Atl est inférieure à la limite inférieure, et (b) d'augmenter le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée At2 est supérieure à la limite supérieure. En pratique, les durées prédéterminées At 1 et At2 sont typiquement identiques.
5a Selon un mode de réalisation préféré, l'invention concerne un procédé
d'opération d'un four à flamme comportant une chambre de combustion (2), procédé dans lequel :
- on injecte un oxydant principal et de la matière combustible à des débits régulés dans la chambre de combustion (2), - on brûle la matière combustible avec l'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) en produisant de l'énergie thermique et des fumées (6) à une température supérieure à 600 C dans la chambre de combustion (2), - on évacue les fumées (6) ainsi produites de la chambre de combustion (2) par un conduit d'évacuation (13), lesdites fumées évacuées (6) pouvant contenir des matières oxydables résiduelles, ledit conduit d'évacuation (13) étant muni d'une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), - on brûle les matières oxydables résiduelles avec l'oxydant de dilution au moyen d'une flamme (12) au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution (14) dans le conduit d'évacuation (13), le procédé étant caractérisé en ce que:
- on détecte l'intensité de flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation (13), - on régule le débit d'injection d'oxydant principal, et éventuellement le débit d'injection de matière combustible, dans la chambre de combustion (2) en fonction de l'intensité de flamme détectée.
Selon cette forme de réalisation, on injecte dans la chambre de combustion de l'oxydant principal et de la matière combustible à des débits régulés, on brûle la matière combustible avec l'oxydant principal dans la chambre de combustion en produisant de l'énergie thermique et des fumées à une température supérieure à 600 C dans la chambre de combustion, et on évacue les fumées ainsi produites de la chambre de combustion par un conduit d'évacuation. Comme indiqué ci-dessus, les fumées évacuées peuvent contenir
L'invention permet notamment de compenser une connaissance imparfaite de la teneur en matière combustible de la charge du four (cas typique pour les fours de recyclage), de la qualité de la matière combustible et/ou de sa libération dans la chambre de combustion par une adaptation en temps réel du réglage du débit d'oxydant principal et, comme exposé
ci-après, éventuellement également du débit de combustible injecté dans la chambre de combustion.
Un autre avantage de l'invention est qu'elle peut être réalisée avec un détecteur d'intensité de flamme peu coûteux et simple de mise en oeuvre.
Dans certains procédés de combustion, la teneur en matières oxydables dans les fumées évacuées peut présenter des variations fréquentes, mais souvent de faible durée.
Suivant une forme de réalisation, l'intensité de flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation est détecté pendant des durées prédéterminées Atl et At2. Le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion est réduit quand l'intensité de flamme détectée est restée inférieure à la limite inférieure pendant la durée prédéterminée Atl.
De manière analogue, le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion est augmenté quand l'intensité de flamme détectée est restée supérieure à la limite supérieure pendant la durée prédéterminée At2. Ainsi, des fluctuations excessives dans le procédé de combustion sont évitées. Une autre possibilité est (a) de réduire le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion quand la valeur moyenne de l'intensité
de flamme détectée pendant la durée prédéterminée Atl est inférieure à la limite inférieure, et (b) d'augmenter le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée At2 est supérieure à la limite supérieure. En pratique, les durées prédéterminées At 1 et At2 sont typiquement identiques.
5a Selon un mode de réalisation préféré, l'invention concerne un procédé
d'opération d'un four à flamme comportant une chambre de combustion (2), procédé dans lequel :
- on injecte un oxydant principal et de la matière combustible à des débits régulés dans la chambre de combustion (2), - on brûle la matière combustible avec l'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) en produisant de l'énergie thermique et des fumées (6) à une température supérieure à 600 C dans la chambre de combustion (2), - on évacue les fumées (6) ainsi produites de la chambre de combustion (2) par un conduit d'évacuation (13), lesdites fumées évacuées (6) pouvant contenir des matières oxydables résiduelles, ledit conduit d'évacuation (13) étant muni d'une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), - on brûle les matières oxydables résiduelles avec l'oxydant de dilution au moyen d'une flamme (12) au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution (14) dans le conduit d'évacuation (13), le procédé étant caractérisé en ce que:
- on détecte l'intensité de flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation (13), - on régule le débit d'injection d'oxydant principal, et éventuellement le débit d'injection de matière combustible, dans la chambre de combustion (2) en fonction de l'intensité de flamme détectée.
Selon cette forme de réalisation, on injecte dans la chambre de combustion de l'oxydant principal et de la matière combustible à des débits régulés, on brûle la matière combustible avec l'oxydant principal dans la chambre de combustion en produisant de l'énergie thermique et des fumées à une température supérieure à 600 C dans la chambre de combustion, et on évacue les fumées ainsi produites de la chambre de combustion par un conduit d'évacuation. Comme indiqué ci-dessus, les fumées évacuées peuvent contenir
6 PCT/FR2011/050703 des matières oxydables résiduelles. Le conduit d'évacuation est muni d'une entrée d'oxydant de dilution en aval de la chambre de combustion. On brûle les matières oxydables résiduelles des fumées avec l'oxydant de dilution avec obtention d'une flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution. Selon l'invention, on détecte l'intensité de flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation et on régule le débit d'injection d'oxydant principal dans la zone de combustion en fonction de l'intensité de flamme détectée.
Il est également possible de réguler le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion en fonction de l'intensité de flamme détectée.
De manière avantageuse, on réduit le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée à l'intérieur du conduit d'évacuation est inférieure à
une limite inférieure prédéterminée et on augmente le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de la flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
Il est notamment possible (a) de réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une durée prédéterminée Atl, et (b) d'augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée à l'intérieur du conduit d'évacuation est supérieure à la limite supérieure pendant une durée prédéterminée At2. Il est également possible (a) de réduire le rapport entre le débit d'injection oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée à l'intérieur du conduit d'évacuation pendant la durée prédéterminée Atl est inférieure à la limite inférieure, et (b) d'augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée At2 est supérieure à la limite supérieure.
Le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion peut être modifié en changeant le débit d'injection d'oxydant principal par rapport au débit d'injection de matière
Il est également possible de réguler le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion en fonction de l'intensité de flamme détectée.
De manière avantageuse, on réduit le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée à l'intérieur du conduit d'évacuation est inférieure à
une limite inférieure prédéterminée et on augmente le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de la flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
Il est notamment possible (a) de réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une durée prédéterminée Atl, et (b) d'augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée à l'intérieur du conduit d'évacuation est supérieure à la limite supérieure pendant une durée prédéterminée At2. Il est également possible (a) de réduire le rapport entre le débit d'injection oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée à l'intérieur du conduit d'évacuation pendant la durée prédéterminée Atl est inférieure à la limite inférieure, et (b) d'augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée At2 est supérieure à la limite supérieure.
Le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion peut être modifié en changeant le débit d'injection d'oxydant principal par rapport au débit d'injection de matière
7 PCT/FR2011/050703 combustible prédéterminé, ou en changeant (a) le débit d'injection d'oxydant principal et (b) le débit d'injection de matière combustible. Il est toutefois à noter que le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion est souvent régulé en fonction du besoin d'énergie thermique dans la chambre de combustion.
Suivant une forme de réalisation, la chambre de combustion est équipée d'au moins une lance pour l'injection d'un débit régulé d'oxydant principal. La chambre de combustion peut également être équipée d'au moins un brûleur pour l'injection d'un débit régulé d'oxydant principal et d'un débit régulé de matière combustible. La chambre de combustion peut également comprendre au moins une telle lance et au moins un tel brûleur.
Le procédé peut être un procédé batch, un procédé semi-batch ou un procédé
d'alimentation continu.
La chambre de combustion peut être la chambre de combustion d'un four à arc, d'un four rotatif, d'un four de fusion fixe, d'un four de réchauffage, d'une chaudière, une chambre de post-combustion d'effluents gazeux, etc.
Le procédé peut être un procédé de fusion ou de vitrification, et en particulier un procédé de fusion secondaire de métaux récupérés, un procédé de combustion de déchets solides, liquides ou gazeux, un procédé de post-combustion d'effluents gazeux, un procédé
de réchauffage, tel que le réchauffage de produits métallurgiques, etc.
L'entrée d'oxydant de dilution est typiquement une entrée d'air ambiant dans le conduit d'évacuation (en anglais : air gap ), mais peu également 'être un injecteur d'oxydant, tel qu'un injecteur d'air enrichi d'oxygène ou d'oxygène.
Le détecteur de flamme est avantageusement un détecteur optique et notamment un détecteur optique choisi parmi les détecteurs ultraviolets, les détecteurs infrarouges et les détecteurs de radiation visible. Le détecteur est de préférence un détecteur infrarouge ou un détecteur ultraviolet.
Pour éviter une interférence par la combustion, dite combustion principale, qui a lieu à l'intérieur de la chambre de combustion, on détecte la flamme à
l'intérieur du conduit d'évacuation de préférence à un endroit à l'abri de la combustion principale.
Pour mieux séparer la zone de détection à l'intérieur du conduit d'évacuation de la chambre principale, le conduit d'évacuation peut être muni d'un coude. La détection de flamme a lieu alors de préférence en aval de ce coude. L'entrée d'oxydant de dilution se situe avantageusement immédiatement en amont, dans ou en aval du coude, de manière à
Suivant une forme de réalisation, la chambre de combustion est équipée d'au moins une lance pour l'injection d'un débit régulé d'oxydant principal. La chambre de combustion peut également être équipée d'au moins un brûleur pour l'injection d'un débit régulé d'oxydant principal et d'un débit régulé de matière combustible. La chambre de combustion peut également comprendre au moins une telle lance et au moins un tel brûleur.
Le procédé peut être un procédé batch, un procédé semi-batch ou un procédé
d'alimentation continu.
La chambre de combustion peut être la chambre de combustion d'un four à arc, d'un four rotatif, d'un four de fusion fixe, d'un four de réchauffage, d'une chaudière, une chambre de post-combustion d'effluents gazeux, etc.
Le procédé peut être un procédé de fusion ou de vitrification, et en particulier un procédé de fusion secondaire de métaux récupérés, un procédé de combustion de déchets solides, liquides ou gazeux, un procédé de post-combustion d'effluents gazeux, un procédé
de réchauffage, tel que le réchauffage de produits métallurgiques, etc.
L'entrée d'oxydant de dilution est typiquement une entrée d'air ambiant dans le conduit d'évacuation (en anglais : air gap ), mais peu également 'être un injecteur d'oxydant, tel qu'un injecteur d'air enrichi d'oxygène ou d'oxygène.
Le détecteur de flamme est avantageusement un détecteur optique et notamment un détecteur optique choisi parmi les détecteurs ultraviolets, les détecteurs infrarouges et les détecteurs de radiation visible. Le détecteur est de préférence un détecteur infrarouge ou un détecteur ultraviolet.
Pour éviter une interférence par la combustion, dite combustion principale, qui a lieu à l'intérieur de la chambre de combustion, on détecte la flamme à
l'intérieur du conduit d'évacuation de préférence à un endroit à l'abri de la combustion principale.
Pour mieux séparer la zone de détection à l'intérieur du conduit d'évacuation de la chambre principale, le conduit d'évacuation peut être muni d'un coude. La détection de flamme a lieu alors de préférence en aval de ce coude. L'entrée d'oxydant de dilution se situe avantageusement immédiatement en amont, dans ou en aval du coude, de manière à
8 ce que la flamme générée par la combustion des matières oxydables dans les fumées avec l'oxydant de dilution se développent au moins principalement en aval du coude.
Quand le four présente une géométrie empêchant une interférence entre la combustion principale et le détecteur de flamme ou si le four comporte des éléments formant un écran entre la combustion principale et le détecteur de flamme, un tel coude n'est pas nécessaire.
La présente invention concerne également un four à flamme adapté pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.
Selon un mode de réalisation préféré, l'invention concerne un four à flamme comportant - une chambre de combustion (2), - un moyen (15, 24) pour l'injection d'oxydant principal à un débit régulé
dans la chambre de combustion (2), et - un conduit (13) pour l'évacuation de fumées (6) de ladite chambre de combustion (2), ledit conduit (13) comportant une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), le four étant caractérisé en ce qu'il comporte également :
- un détecteur (10) pour détecter une intensité de flamme au niveau de l'entrée d'oxygène de dilution (14) à l'intérieur du conduit d'évacuation (13).
Ainsi, l'invention concerne plus particulièrement un four à flamme comportant une chambre de combustion, un moyen pour l'injection d'oxydant principal à un débit régulé
dans cette chambre de combustion et un conduit pour l'évacuation de fumées de ladite chambre de combustion. Le conduit d'évacuation comporte une entrée d'oxydant de dilution en aval de la chambre de combustion. Le four à flamme de l'invention comporte également un détecteur pour détecter une intensité de flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation au niveau de l'entrée d'oxygène de dilution. Le détecteur est positionné et orienté de manière à
éviter que la combustion principale fausse l'intensité de flamme détectée.
Le conduit d'évacuation peut en particulier comporter un coude comme mentionné
ci-dessus. Concernant le procédé suivant l'invention, le détecteur de flamme est alors de 8a préférence positionné en aval de ce coude. De manière avantageuse, l'entrée d'oxydant de dilution est positionné immédiatement en amont, dans ou en aval du coude du conduit d'évacuation.
Le four comprend avantageusement une unité de contrôle liée au détecteur et au moyen pour l'injection d'oxydant principal. Cette unité de contrôle est programmée :
pour comparer l'intensité de flamme détectée par le détecteur à
l'intérieur du conduit d'évacuation avec une limite inférieure prédéterminée et une limite supérieure prédéterminée, pour réduire le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion par le moyen d'injection d'oxydant principal quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure prédéterminée, et pour augmenter le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion par le moyen d'injection d'oxydant principal ______
Quand le four présente une géométrie empêchant une interférence entre la combustion principale et le détecteur de flamme ou si le four comporte des éléments formant un écran entre la combustion principale et le détecteur de flamme, un tel coude n'est pas nécessaire.
La présente invention concerne également un four à flamme adapté pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus.
Selon un mode de réalisation préféré, l'invention concerne un four à flamme comportant - une chambre de combustion (2), - un moyen (15, 24) pour l'injection d'oxydant principal à un débit régulé
dans la chambre de combustion (2), et - un conduit (13) pour l'évacuation de fumées (6) de ladite chambre de combustion (2), ledit conduit (13) comportant une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), le four étant caractérisé en ce qu'il comporte également :
- un détecteur (10) pour détecter une intensité de flamme au niveau de l'entrée d'oxygène de dilution (14) à l'intérieur du conduit d'évacuation (13).
Ainsi, l'invention concerne plus particulièrement un four à flamme comportant une chambre de combustion, un moyen pour l'injection d'oxydant principal à un débit régulé
dans cette chambre de combustion et un conduit pour l'évacuation de fumées de ladite chambre de combustion. Le conduit d'évacuation comporte une entrée d'oxydant de dilution en aval de la chambre de combustion. Le four à flamme de l'invention comporte également un détecteur pour détecter une intensité de flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation au niveau de l'entrée d'oxygène de dilution. Le détecteur est positionné et orienté de manière à
éviter que la combustion principale fausse l'intensité de flamme détectée.
Le conduit d'évacuation peut en particulier comporter un coude comme mentionné
ci-dessus. Concernant le procédé suivant l'invention, le détecteur de flamme est alors de 8a préférence positionné en aval de ce coude. De manière avantageuse, l'entrée d'oxydant de dilution est positionné immédiatement en amont, dans ou en aval du coude du conduit d'évacuation.
Le four comprend avantageusement une unité de contrôle liée au détecteur et au moyen pour l'injection d'oxydant principal. Cette unité de contrôle est programmée :
pour comparer l'intensité de flamme détectée par le détecteur à
l'intérieur du conduit d'évacuation avec une limite inférieure prédéterminée et une limite supérieure prédéterminée, pour réduire le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion par le moyen d'injection d'oxydant principal quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure prédéterminée, et pour augmenter le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion par le moyen d'injection d'oxydant principal ______
9 PCT/FR2011/050703 quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
L'unité de contrôle peut plus particulièrement être programmée :
pour réduire le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une période prédéterminée Atl et/ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant une période prédéterminée Atl est inférieure à la limite inférieure pendant la période prédéterminée At1, et pour augmenter le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion quand l'intensité de la flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une période prédéterminée At2 et/ou quand la valeur moyenne de l'intensité de la flamme détectée pendant la période prédéterminée At2 est supérieure à la limite supérieure pendant une période prédéterminée At2.
Le four suivant l'invention peut également comporter un moyen pour l'injection de matière combustible à un débit régulé dans la chambre de combustion.
Dans ce cas, le four à flamme comporte de préférence une unité de contrôle liée (a) au détecteur, (b) au moyen pour l'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion, et (c) au moyen pour l'injection de matière combustible dans la chambre de combustion. Cette unité de contrôle est programmée (i) pour comparer l'intensité de flamme détectée par le détecteur à l'intérieur du conduit d'évacuation avec une limite inférieure prédéterminée et une limite supérieure prédéterminée, (ii) pour réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure prédéterminée, et (iii) pour augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
Suivant une forme de réalisation préférée, l'unité de contrôle est plus particulièrement programmée :
pour réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée à l'intérieur du conduit
L'unité de contrôle peut plus particulièrement être programmée :
pour réduire le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une période prédéterminée Atl et/ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant une période prédéterminée Atl est inférieure à la limite inférieure pendant la période prédéterminée At1, et pour augmenter le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion quand l'intensité de la flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une période prédéterminée At2 et/ou quand la valeur moyenne de l'intensité de la flamme détectée pendant la période prédéterminée At2 est supérieure à la limite supérieure pendant une période prédéterminée At2.
Le four suivant l'invention peut également comporter un moyen pour l'injection de matière combustible à un débit régulé dans la chambre de combustion.
Dans ce cas, le four à flamme comporte de préférence une unité de contrôle liée (a) au détecteur, (b) au moyen pour l'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion, et (c) au moyen pour l'injection de matière combustible dans la chambre de combustion. Cette unité de contrôle est programmée (i) pour comparer l'intensité de flamme détectée par le détecteur à l'intérieur du conduit d'évacuation avec une limite inférieure prédéterminée et une limite supérieure prédéterminée, (ii) pour réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure prédéterminée, et (iii) pour augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
Suivant une forme de réalisation préférée, l'unité de contrôle est plus particulièrement programmée :
pour réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée à l'intérieur du conduit
10 PCT/FR2011/050703 d'évacuation est inférieure à la limite inférieure pendant une période prédéterminée Atl et/ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée Atl est inférieure à la limite inférieure, et pour augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une période prédéterminée At2 et/ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée At2 est supérieure à la limite supérieure.
Pour faire varier le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion, l'unité de contrôle fera avantageusement varier le débit d'injection d'oxydant principal en fonction du débit d'injection de la matière combustible. Il est toutefois également possible pour l'unité de contrôle de faire varier le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible en régulant le débit d'injection de l'oxydant principal et le débit d'injection de la matière combustible. Dans ce cas, l'unité de contrôle peut, par exemple, dans le cas d'une intensité de flamme inférieure à la limite inférieure prédéterminée, réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible en augmentant le débit d'injection de matière combustible à un débit d'injection d'oxydant principal inchangé.
Le moyen d'injection d'oxydant principal du four peut comporter une ou plusieurs lances pour l'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion.
Le moyen d'injection de matière combustible du four peut comporter une ou plusieurs lances pour l'injection de matière combustible dans la chambre de combustion.
Le four peut également comprendre un ou plusieurs brûleurs pour l'injection de matières combustibles et d'oxydant principal dans la chambre de combustion. Un tel brûleur fait donc d'une part, partie du moyen pour l'injection d'oxydant principal et d'autre part, du moyen pour l'injection de matière combustible du four.
Le four suivant l'invention peut être un four pour procédé batch, pour procédé
semi-batch ou pour procédé continu.
Le four peut notamment être un four à arc, un four rotatif, un four de fusion fixe, un four de réchauffage, tel qu'un four de réchauffage pour produits métallurgiques, une chaudière, une chambre de post-combustion d'effluents gazeux, etc.
Pour faire varier le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion, l'unité de contrôle fera avantageusement varier le débit d'injection d'oxydant principal en fonction du débit d'injection de la matière combustible. Il est toutefois également possible pour l'unité de contrôle de faire varier le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible en régulant le débit d'injection de l'oxydant principal et le débit d'injection de la matière combustible. Dans ce cas, l'unité de contrôle peut, par exemple, dans le cas d'une intensité de flamme inférieure à la limite inférieure prédéterminée, réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible en augmentant le débit d'injection de matière combustible à un débit d'injection d'oxydant principal inchangé.
Le moyen d'injection d'oxydant principal du four peut comporter une ou plusieurs lances pour l'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion.
Le moyen d'injection de matière combustible du four peut comporter une ou plusieurs lances pour l'injection de matière combustible dans la chambre de combustion.
Le four peut également comprendre un ou plusieurs brûleurs pour l'injection de matières combustibles et d'oxydant principal dans la chambre de combustion. Un tel brûleur fait donc d'une part, partie du moyen pour l'injection d'oxydant principal et d'autre part, du moyen pour l'injection de matière combustible du four.
Le four suivant l'invention peut être un four pour procédé batch, pour procédé
semi-batch ou pour procédé continu.
Le four peut notamment être un four à arc, un four rotatif, un four de fusion fixe, un four de réchauffage, tel qu'un four de réchauffage pour produits métallurgiques, une chaudière, une chambre de post-combustion d'effluents gazeux, etc.
11 PCT/FR2011/050703 Le four peut être un four de fusion ou de vitrification, et en particulier un four de fusion secondaire de métaux récupérés, un incinérateur de déchets solides, liquides ou gazeux, etc.
L'entrée d'oxydant de dilution est typiquement une entrée d'air ambiant dans le conduit d'évacuation (en anglais : air gap ), mais peu également être un injecteur d'oxydant, tel qu'un injecteur d'air enrichi d'oxygène ou un injecteur d'oxygène.
Le détecteur de flamme est de préférence un détecteur optique et en particulier un détecteur optique choisi parmi les détecteurs ultraviolets, les détecteurs infrarouges et les détecteurs de radiation visible.
La matière combustible injectée dans la chambre de combustion peut être un combustible gazeux, liquide ou solide (par exemple : gaz naturel, fuel liquide, propane, bio-combustible, charbon pulvérisé) ou une combinaison de plusieurs combustibles. Cette matière combustible peut être injectée en sus de matière combustible introduite dans la chambre de combustion avec la charge, celle-ci pouvant être mélangée avec la charge avant son introduction dans la chambre de combustion et/ou pouvant faire partie intrinsèque de la charge.
L'oxydant principal peut être de l'air, de l'air enrichi en oxygène, de l'oxygène pur (ayant par définition une teneur en oxygène de 88% à 100%vol) ou un mélange d'oxygène avec des fumées recyclées. Dans les derniers cas (air enrichi en oxygène et en particulier oxygène pur ou mélange d'oxygène avec des fumées recyclées), on bénéficie d'un volume de fumées et une consommation de combustibles réduits.
L'invention est particulièrement utile pour les fours à flamme utilisés pour la seconde fusion des métaux. La seconde fusion désigne la fusion de matériaux recyclés ou issus de la métallurgie primaire (par exemple : de la fonte issue d'un haut fourneau).
Les métaux considérés sont par exemple : la fonte, le plomb, l'aluminium, le cuivre, ou tout autre métal pouvant être fondu dans un four à flamme.
La charge métallique peut également être chargée dans le four en mélange avec des matières combustibles composées d'une forte proportion de carbone (plastique, coke, ...).
Ces matières combustibles peuvent être présentes dans la charge métallique (par exemple dans le cas du recyclage de l'aluminium) et/ou ajoutées intentionnellement à
la charge pour le besoin du procédé de fusion (par exemple dans le cas de la réaction de désoxydation pour le recyclage du plomb).
L'entrée d'oxydant de dilution est typiquement une entrée d'air ambiant dans le conduit d'évacuation (en anglais : air gap ), mais peu également être un injecteur d'oxydant, tel qu'un injecteur d'air enrichi d'oxygène ou un injecteur d'oxygène.
Le détecteur de flamme est de préférence un détecteur optique et en particulier un détecteur optique choisi parmi les détecteurs ultraviolets, les détecteurs infrarouges et les détecteurs de radiation visible.
La matière combustible injectée dans la chambre de combustion peut être un combustible gazeux, liquide ou solide (par exemple : gaz naturel, fuel liquide, propane, bio-combustible, charbon pulvérisé) ou une combinaison de plusieurs combustibles. Cette matière combustible peut être injectée en sus de matière combustible introduite dans la chambre de combustion avec la charge, celle-ci pouvant être mélangée avec la charge avant son introduction dans la chambre de combustion et/ou pouvant faire partie intrinsèque de la charge.
L'oxydant principal peut être de l'air, de l'air enrichi en oxygène, de l'oxygène pur (ayant par définition une teneur en oxygène de 88% à 100%vol) ou un mélange d'oxygène avec des fumées recyclées. Dans les derniers cas (air enrichi en oxygène et en particulier oxygène pur ou mélange d'oxygène avec des fumées recyclées), on bénéficie d'un volume de fumées et une consommation de combustibles réduits.
L'invention est particulièrement utile pour les fours à flamme utilisés pour la seconde fusion des métaux. La seconde fusion désigne la fusion de matériaux recyclés ou issus de la métallurgie primaire (par exemple : de la fonte issue d'un haut fourneau).
Les métaux considérés sont par exemple : la fonte, le plomb, l'aluminium, le cuivre, ou tout autre métal pouvant être fondu dans un four à flamme.
La charge métallique peut également être chargée dans le four en mélange avec des matières combustibles composées d'une forte proportion de carbone (plastique, coke, ...).
Ces matières combustibles peuvent être présentes dans la charge métallique (par exemple dans le cas du recyclage de l'aluminium) et/ou ajoutées intentionnellement à
la charge pour le besoin du procédé de fusion (par exemple dans le cas de la réaction de désoxydation pour le recyclage du plomb).
12 PCT/FR2011/050703 La présente invention et ses avantages apparaissent plus clairement dans l'exemple illustratif ci-après, référence étant faite à la figure 1 qui représente de manière schématique un four de fusion à flamme suivant l'invention.
Le four est plus particulièrement un four rotatif pour la fusion secondaire de plomb avec une chambre de combustion 2 d'une capacité de 15t.
Le four est équipé d'un brûleur 24 gaz naturel/oxygène qui génère la flamme 11 dans la chambre de combustion 2. La puissance du brûleur 24 et le ratio oxygène/gaz naturel sont contrôlés par l'automatisme du four (dispositif de contrôle 20 relié au régulateur de débit d'oxygène 15 et au régulateur de débit de gaz naturel 17) en fonction de l'avancement du cycle de chauffe, tel que décrit ci-après.
La charge 30 est constituée de déchets de plomb provenant du broyage de batterie automobile. Une part importante de ce plomb se présente sous la forme d'une pâte d'oxyde (Pb0, Pb02...) et de sulfate de plomb (PbSO4 ...). A cette charge métallique sont ajoutées des matières nécessaires à la réduction des oxydes en partie constitués de coke (comportant une forte teneur en carbone), également appelés réactifs .
Le procédé de recyclage du plomb consiste à chauffer la charge 30, et à
ensuite maintenir la charge chaude au contact des réactifs afin d'obtenir du plomb liquide 4 et un laitier qui fixe les impuretés et le soufre présent dans le sulfate de plomb.
Le four est à fonctionnement discontinu. La chambre de combustion 2 est chargée au début de chaque cycle. Le brûleur 24 est ensuite allumé et sa puissance modulée par le dispositif de contrôle 20 pour que la température de la charge suive un cycle de chauffe qui a été déterminé de manière empirique.
Au cours de l'étape de chauffage, une part importante du carbone présent dans la charge solide 30 réagit avec l'atmosphère de la chambre de combustion rotative constituée essentiellement de la fumée chaude produite par le brûleur 24.
Cette réaction produit du CO et de 1'H2 par la réaction suivante entre une partie de la fumée et une partie du carbone de la charge, dont les mécanismes peuvent schématiquement être présentés comme suit :
CO2 + C 2.00 H20 + C H2 + C 0 .
Pour limiter la formation de CO dans l'atmosphère de la chambre 2, il est possible de prèrégler le brûleur 24 afin d'injecter un excès d'oxygène dans la chambre 2.
Cependant, le taux de réaction du carbone présent dans la charge solide 30 avec l'atmosphère du four varie en fonction des différents paramètres du procédé, tels que
Le four est plus particulièrement un four rotatif pour la fusion secondaire de plomb avec une chambre de combustion 2 d'une capacité de 15t.
Le four est équipé d'un brûleur 24 gaz naturel/oxygène qui génère la flamme 11 dans la chambre de combustion 2. La puissance du brûleur 24 et le ratio oxygène/gaz naturel sont contrôlés par l'automatisme du four (dispositif de contrôle 20 relié au régulateur de débit d'oxygène 15 et au régulateur de débit de gaz naturel 17) en fonction de l'avancement du cycle de chauffe, tel que décrit ci-après.
La charge 30 est constituée de déchets de plomb provenant du broyage de batterie automobile. Une part importante de ce plomb se présente sous la forme d'une pâte d'oxyde (Pb0, Pb02...) et de sulfate de plomb (PbSO4 ...). A cette charge métallique sont ajoutées des matières nécessaires à la réduction des oxydes en partie constitués de coke (comportant une forte teneur en carbone), également appelés réactifs .
Le procédé de recyclage du plomb consiste à chauffer la charge 30, et à
ensuite maintenir la charge chaude au contact des réactifs afin d'obtenir du plomb liquide 4 et un laitier qui fixe les impuretés et le soufre présent dans le sulfate de plomb.
Le four est à fonctionnement discontinu. La chambre de combustion 2 est chargée au début de chaque cycle. Le brûleur 24 est ensuite allumé et sa puissance modulée par le dispositif de contrôle 20 pour que la température de la charge suive un cycle de chauffe qui a été déterminé de manière empirique.
Au cours de l'étape de chauffage, une part importante du carbone présent dans la charge solide 30 réagit avec l'atmosphère de la chambre de combustion rotative constituée essentiellement de la fumée chaude produite par le brûleur 24.
Cette réaction produit du CO et de 1'H2 par la réaction suivante entre une partie de la fumée et une partie du carbone de la charge, dont les mécanismes peuvent schématiquement être présentés comme suit :
CO2 + C 2.00 H20 + C H2 + C 0 .
Pour limiter la formation de CO dans l'atmosphère de la chambre 2, il est possible de prèrégler le brûleur 24 afin d'injecter un excès d'oxygène dans la chambre 2.
Cependant, le taux de réaction du carbone présent dans la charge solide 30 avec l'atmosphère du four varie en fonction des différents paramètres du procédé, tels que
13 PCT/FR2011/050703 notamment la composition de la charge qui varie en fonction de la provenance des lots à
recycler.
Pour une charge de 15t, la puissance du brûleur 24 sera par exemple réglée entre 1 et 1,5 MW selon l'avancement du cycle de chauffe. En milieu de cycle, le brûleur est par exemple réglé pour une puissance de 1,3 MW avec les débits suivants :
- gaz naturel 130 Nm3/h - oxygène pur 270 Nm3/h.
Une analyse des fumées 6 sortant de la chambre 2 révèle la composition suivante :
- CO2 : 56% / CO : 25% / H2 : 4% reste N2.
Le CO et le H2 des fumées brûlent avec de l'air de dilution dans la flamme 12 à
l'intérieure de la cheminée 13 qui comporte un coude en aval et à proximité de la chambre 2. L'air de dilution est de l'air ambiant qui entre dans la cheminée 13 par l'ouverture 14 prévue à cet effet en aval du coude. Cet air de dilution permet la combustion du CO en CO2 et le refroidissement des fumées avant la filtration (non-illustrée) qui précède l'évacuation des fumées. Un niveau de CO trop important dans les fumées 6 a plusieurs inconvénients :
- une combustion incomplète du CO dans la cheminée 13, et donc une émission de CO résiduelle à la cheminée 13, - une élévation très importante de la température des fumées dans la cheminée 13 ne permettant pas un passage de fumées dans le filtre en aval (non illustré), d'où la baisse forcée de la puissance du brûleur 24, voire l'arrêt du brûleur 24 sur sécurité température, afin de permettre une filtration et le respect des normes environnementales, et - une surconsommation de combustible et donc une baisse de rendement énergétique dans le four, car les réactions CO2 + C -> 2.00 et H20 + C ->
H2 CO sont endothermiques.
La détection suivant l'invention au moyen du détecteur UV 10 de la gamme D-LX100 commercialisée par la société Durag de l'intensité de la flamme 12 de combustion du mélange CO + H, avec l'air de dilution juste après la sortie 5 du four permet de corriger le réglage du brûleur 24 en agissant sur le ratio Oxygène / Gaz Naturel . A
cette fin, le détecteur 10 transmet au dispositif de contrôle 20 un signal correspondant à
l'intensité de flamme détectée.
recycler.
Pour une charge de 15t, la puissance du brûleur 24 sera par exemple réglée entre 1 et 1,5 MW selon l'avancement du cycle de chauffe. En milieu de cycle, le brûleur est par exemple réglé pour une puissance de 1,3 MW avec les débits suivants :
- gaz naturel 130 Nm3/h - oxygène pur 270 Nm3/h.
Une analyse des fumées 6 sortant de la chambre 2 révèle la composition suivante :
- CO2 : 56% / CO : 25% / H2 : 4% reste N2.
Le CO et le H2 des fumées brûlent avec de l'air de dilution dans la flamme 12 à
l'intérieure de la cheminée 13 qui comporte un coude en aval et à proximité de la chambre 2. L'air de dilution est de l'air ambiant qui entre dans la cheminée 13 par l'ouverture 14 prévue à cet effet en aval du coude. Cet air de dilution permet la combustion du CO en CO2 et le refroidissement des fumées avant la filtration (non-illustrée) qui précède l'évacuation des fumées. Un niveau de CO trop important dans les fumées 6 a plusieurs inconvénients :
- une combustion incomplète du CO dans la cheminée 13, et donc une émission de CO résiduelle à la cheminée 13, - une élévation très importante de la température des fumées dans la cheminée 13 ne permettant pas un passage de fumées dans le filtre en aval (non illustré), d'où la baisse forcée de la puissance du brûleur 24, voire l'arrêt du brûleur 24 sur sécurité température, afin de permettre une filtration et le respect des normes environnementales, et - une surconsommation de combustible et donc une baisse de rendement énergétique dans le four, car les réactions CO2 + C -> 2.00 et H20 + C ->
H2 CO sont endothermiques.
La détection suivant l'invention au moyen du détecteur UV 10 de la gamme D-LX100 commercialisée par la société Durag de l'intensité de la flamme 12 de combustion du mélange CO + H, avec l'air de dilution juste après la sortie 5 du four permet de corriger le réglage du brûleur 24 en agissant sur le ratio Oxygène / Gaz Naturel . A
cette fin, le détecteur 10 transmet au dispositif de contrôle 20 un signal correspondant à
l'intensité de flamme détectée.
14 PCT/FR2011/050703 Le coude de la cheminée 13 et le positionnement du détecteur UV10 par rapport audit coude assure que le détecteur UV10 détecte uniquement l'intensité de la flamme 12 à
l'intérieur de la cheminée 13 sans interférence du rayonnement UV de la combustion à
l'intérieur de la chambre de combustion 2.
L'invention permet, par exemple, au dispositif de contrôle 20, notamment quand l'intensité de cette combustion dans la cheminée 13 dépasse une limite supérieure expérimentalement prédéterminée :
- d'augmenter au moyen du régulateur de débit d'oxygène 15 le débit d'oxygène à 340 Nm3/h et de conserver le débit de gaz naturel inchangé à
130 Nm3/h, - de diminuer au moyen du régulateur de débit de combustible 17 le débit de combustible à 95 Nm3/h et de conserver le débit d'oxygène inchangé à 270 Nm3/h, et - de moduler les deux débits en augmentant le débit d'oxygène à 300 Nm3/h au moyen du régulateur 15 et en diminuant le débit de gaz naturel à 110 Nm3/h au moyen du régulateur 17.
Dans les trois cas, le brûleur 24 injecte un excès de 70 Nm3/h d'oxygène, par rapport au réglage initial. Cet excès d'oxygène est alors disponible pour la combustion à
l'intérieur du four 2 des matières combustibles libérées par la charge.
Dès que le débit de libération de matière combustible par la charge diminue, à
la suite de l'évolution du cycle, l'intensité de la combustion de CO et de H, dans la cheminée 13 diminue et l'intensité de la flamme 12 détectée par le détecteur 10 diminue donc également.
Il est alors possible de ramener progressivement les débits oxygène et gaz naturel du brûleur 24 aux débits initiaux ou de base prédéterminés et de réduire ainsi le ratio oxygène / gaz naturel.
Ce réglage du ratio oxygène / gaz naturel se fait en dynamique en fonction de l'intensité de la post combustion de la fumée dans la cheminée 13 (intensité
de la flamme 12 détectée).
Le rendement énergétique du four 2 s'en trouve amélioré de manière significative et le traitement efficace des fumées, notamment leur filtrage, est assuré.
l'intérieur de la cheminée 13 sans interférence du rayonnement UV de la combustion à
l'intérieur de la chambre de combustion 2.
L'invention permet, par exemple, au dispositif de contrôle 20, notamment quand l'intensité de cette combustion dans la cheminée 13 dépasse une limite supérieure expérimentalement prédéterminée :
- d'augmenter au moyen du régulateur de débit d'oxygène 15 le débit d'oxygène à 340 Nm3/h et de conserver le débit de gaz naturel inchangé à
130 Nm3/h, - de diminuer au moyen du régulateur de débit de combustible 17 le débit de combustible à 95 Nm3/h et de conserver le débit d'oxygène inchangé à 270 Nm3/h, et - de moduler les deux débits en augmentant le débit d'oxygène à 300 Nm3/h au moyen du régulateur 15 et en diminuant le débit de gaz naturel à 110 Nm3/h au moyen du régulateur 17.
Dans les trois cas, le brûleur 24 injecte un excès de 70 Nm3/h d'oxygène, par rapport au réglage initial. Cet excès d'oxygène est alors disponible pour la combustion à
l'intérieur du four 2 des matières combustibles libérées par la charge.
Dès que le débit de libération de matière combustible par la charge diminue, à
la suite de l'évolution du cycle, l'intensité de la combustion de CO et de H, dans la cheminée 13 diminue et l'intensité de la flamme 12 détectée par le détecteur 10 diminue donc également.
Il est alors possible de ramener progressivement les débits oxygène et gaz naturel du brûleur 24 aux débits initiaux ou de base prédéterminés et de réduire ainsi le ratio oxygène / gaz naturel.
Ce réglage du ratio oxygène / gaz naturel se fait en dynamique en fonction de l'intensité de la post combustion de la fumée dans la cheminée 13 (intensité
de la flamme 12 détectée).
Le rendement énergétique du four 2 s'en trouve amélioré de manière significative et le traitement efficace des fumées, notamment leur filtrage, est assuré.
Claims (15)
1) Procédé d'opération d'un four à flamme comportant une chambre de combustion (2), procédé dans lequel :
- on injecte un oxydant principal à un débit régulé dans la chambre de combustion (2), - on brûle de la matière combustible dans la chambre de combustion (2) avec l'oxydant principal en produisant dans la chambre de combustion de l'énergie thermique et des fumées (6) à une température supérieure à 600°C, - on évacue les fumées (6) ainsi produites de la chambre de combustion (2) par un conduit d'évacuation (13), lesdites fumées (6) évacuées pouvant contenir des matières oxydables résiduelles, le conduit d'évacuation (13) étant muni d'une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), - on brûle les matières oxydables résiduelles avec l'oxydant de dilution au moyen d'une flamme (12) à l'intérieur du conduit d'évacuation (13) au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution (14), le procédé étant caractérisé en ce que :
- on détecte l'intensité de flamme de ladite flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation (13), - on régule le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) en fonction de l'intensité de flamme détectée.
- on injecte un oxydant principal à un débit régulé dans la chambre de combustion (2), - on brûle de la matière combustible dans la chambre de combustion (2) avec l'oxydant principal en produisant dans la chambre de combustion de l'énergie thermique et des fumées (6) à une température supérieure à 600°C, - on évacue les fumées (6) ainsi produites de la chambre de combustion (2) par un conduit d'évacuation (13), lesdites fumées (6) évacuées pouvant contenir des matières oxydables résiduelles, le conduit d'évacuation (13) étant muni d'une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), - on brûle les matières oxydables résiduelles avec l'oxydant de dilution au moyen d'une flamme (12) à l'intérieur du conduit d'évacuation (13) au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution (14), le procédé étant caractérisé en ce que :
- on détecte l'intensité de flamme de ladite flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation (13), - on régule le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) en fonction de l'intensité de flamme détectée.
2) Procédé selon la revendication 1, dans lequel :
- on réduit le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à une limite inférieure prédéterminée et - on augmente le débit d'oxydant principal injecté dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme ainsi détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
- on réduit le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à une limite inférieure prédéterminée et - on augmente le débit d'oxydant principal injecté dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme ainsi détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
3) Procédé selon la revendication 1, dans lequel :
- on réduit le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une durée prédéterminée .DELTA.tl ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.tl est inférieure à la limite inférieure, et - on augmente le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une durée prédéterminée .DELTA.t2 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.t2 est supérieure à la limite supérieure.
- on réduit le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une durée prédéterminée .DELTA.tl ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.tl est inférieure à la limite inférieure, et - on augmente le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une durée prédéterminée .DELTA.t2 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.t2 est supérieure à la limite supérieure.
4) Procédé d'opération d'un four à flamme comportant une chambre de combustion (2), procédé dans lequel :
- on injecte un oxydant principal et de la matière combustible à des débits régulés dans la chambre de combustion (2), - on brûle la matière combustible avec l'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) en produisant de l'énergie thermique et des fumées (6) à une température supérieure à 600°C dans la chambre de combustion (2), - on évacue les fumées (6) ainsi produites de la chambre de combustion (2) par un conduit d'évacuation (13), lesdites fumées évacuées (6) pouvant contenir des matières oxydables résiduelles, ledit conduit d'évacuation (13) étant muni d'une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), - on brûle les matières oxydables résiduelles avec l'oxydant de dilution au moyen d'une flamme (12) au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution (14) dans le conduit d'évacuation (13), le procédé étant caractérisé en ce que :
- on détecte l'intensité de flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation (13), - on régule le débit d'injection d'oxydant principal, et éventuellement le débit d'injection de matière combustible, dans la chambre de combustion (2) en fonction de l'intensité de flamme détectée.
- on injecte un oxydant principal et de la matière combustible à des débits régulés dans la chambre de combustion (2), - on brûle la matière combustible avec l'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) en produisant de l'énergie thermique et des fumées (6) à une température supérieure à 600°C dans la chambre de combustion (2), - on évacue les fumées (6) ainsi produites de la chambre de combustion (2) par un conduit d'évacuation (13), lesdites fumées évacuées (6) pouvant contenir des matières oxydables résiduelles, ledit conduit d'évacuation (13) étant muni d'une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), - on brûle les matières oxydables résiduelles avec l'oxydant de dilution au moyen d'une flamme (12) au niveau de l'entrée d'oxydant de dilution (14) dans le conduit d'évacuation (13), le procédé étant caractérisé en ce que :
- on détecte l'intensité de flamme à l'intérieur du conduit d'évacuation (13), - on régule le débit d'injection d'oxydant principal, et éventuellement le débit d'injection de matière combustible, dans la chambre de combustion (2) en fonction de l'intensité de flamme détectée.
5) Procédé selon la revendication 4, dans lequel :
- on réduit le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à une limite inférieure prédéterminée, et - on augmente le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de la flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
- on réduit le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à une limite inférieure prédéterminée, et - on augmente le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de la flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
6) Procédé selon la revendication 5, dans lequel :
- on réduit le rapport entre le débit d'injection oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une durée prédéterminée .DELTA.tl ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.tl est inférieure à la limite inférieure, et - on augmente le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une durée prédéterminée .DELTA.t2 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.t2 est supérieure à la limite supérieure.
- on réduit le rapport entre le débit d'injection oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une durée prédéterminée .DELTA.tl ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.tl est inférieure à la limite inférieure, et - on augmente le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une durée prédéterminée .DELTA.t2 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.t2 est supérieure à la limite supérieure.
7) Procédé selon la revendication 5 ou 6, dans lequel on varie le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) en fonction du besoin d'énergie thermique dans la chambre de combustion (2).
8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'intensité
de flamme est déterminée au moyen d'un détecteur optique, de préférence au moyen d'un détecteur optique choisi parmi les détecteurs ultraviolets, les détecteurs infrarouges et les détecteurs de radiation visible.
de flamme est déterminée au moyen d'un détecteur optique, de préférence au moyen d'un détecteur optique choisi parmi les détecteurs ultraviolets, les détecteurs infrarouges et les détecteurs de radiation visible.
9) Four à flamme comportant - une chambre de combustion (2), - un moyen (15, 24) pour l'injection d'oxydant principal à un débit régulé
dans la chambre de combustion (2), et - un conduit (13) pour l'évacuation de fumées (6) de ladite chambre de combustion (2), ledit conduit (13) comportant une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), le four étant caractérisé en ce qu'il comporte également :
- un détecteur (10) pour détecter une intensité de flamme au niveau de l'entrée d'oxygène de dilution (14) à l'intérieur du conduit d'évacuation (13).
dans la chambre de combustion (2), et - un conduit (13) pour l'évacuation de fumées (6) de ladite chambre de combustion (2), ledit conduit (13) comportant une entrée d'oxydant de dilution (14) en aval de la chambre de combustion (2), le four étant caractérisé en ce qu'il comporte également :
- un détecteur (10) pour détecter une intensité de flamme au niveau de l'entrée d'oxygène de dilution (14) à l'intérieur du conduit d'évacuation (13).
10) Four à flamme selon la revendication 9, comportant également une unité de contrôle (20) liée (a) au détecteur (10) et (b) au moyen pour l'injection d'oxydant principal (15, 24), l'unité de contrôle (20) étant programmée :
- pour comparer l'intensité de flamme détectée par le détecteur (10) avec une limite inférieure prédéterminée et une limite supérieure prédéterminée, - pour réduire le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) par le moyen d'injection d'oxydant principal (15, 24) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure prédéterminée, et - pour augmenter le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) par le moyen d'injection d'oxydant principal (15, 24) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
- pour comparer l'intensité de flamme détectée par le détecteur (10) avec une limite inférieure prédéterminée et une limite supérieure prédéterminée, - pour réduire le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) par le moyen d'injection d'oxydant principal (15, 24) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure prédéterminée, et - pour augmenter le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) par le moyen d'injection d'oxydant principal (15, 24) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
11) Four à flamme selon la revendication 10, dans lequel l'unité de contrôle (20) est programmée :
- pour réduire le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une période prédéterminée .DELTA.tl ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.tl est inférieure à la limite inférieure, et - pour augmenter le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une période prédéterminée .DELTA.t2 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.t2 est supérieure à la limite supérieure.
- pour réduire le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une période prédéterminée .DELTA.tl ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.tl est inférieure à la limite inférieure, et - pour augmenter le débit d'injection d'oxydant principal dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une période prédéterminée .DELTA.t2 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.t2 est supérieure à la limite supérieure.
12) Four à flamme selon la revendication 9, comportant également un moyen (17, 24) pour l'injection de matière combustible à un débit régulé dans la chambre de combustion (2).
13) Four à flamme selon la revendication 12, comportant également une unité de contrôle (20) liée (a) au détecteur (10), (b) au moyen pour l'injection d'oxydant principal (15, 24) et (c) au moyen pour l'injection de matière combustible (17, 24), l'unité de contrôle (20) étant programmée :
- pour comparer l'intensité de flamme détectée par le détecteur (10) avec une limite inférieure prédéterminée et une limite supérieure prédéterminée, - pour réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure prédéterminée, et - pour augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
- pour comparer l'intensité de flamme détectée par le détecteur (10) avec une limite inférieure prédéterminée et une limite supérieure prédéterminée, - pour réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure prédéterminée, et - pour augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est supérieure à une limite supérieure prédéterminée.
14) Four à flamme selon la revendication 13, dans lequel l'unité de contrôle (20) est programmée :
- pour réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une période prédéterminée .DELTA.tl ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.tl est inférieure à la limite inférieure, et - pour augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de la flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une période prédéterminée .DELTA.t2 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.t2 est supérieure à la limite supérieure.
- pour réduire le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de flamme détectée est inférieure à la limite inférieure pendant une période prédéterminée .DELTA.tl ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.tl est inférieure à la limite inférieure, et - pour augmenter le rapport entre le débit d'injection d'oxydant principal et le débit d'injection de matière combustible dans la chambre de combustion (2) quand l'intensité de la flamme détectée est supérieure à la limite supérieure pendant une période prédéterminée .DELTA.t2 ou quand la valeur moyenne de l'intensité de flamme détectée pendant la durée prédéterminée .DELTA.t2 est supérieure à la limite supérieure.
15) Four selon l'une quelconque des revendications 9 à 14 dans lequel le détecteur de flamme (10) est choisi parmi les détecteurs optiques, de préférence parmi les détecteurs ultraviolets, les détecteurs infrarouges et les détecteurs de radiation visible.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1053147A FR2959298B1 (fr) | 2010-04-23 | 2010-04-23 | Four a flamme et procede de regulation de la combustion dans un four a flamme |
| FR1053147 | 2010-04-23 | ||
| PCT/FR2011/050703 WO2011131880A1 (fr) | 2010-04-23 | 2011-03-30 | Four à flamme et procédé de régulation de la combustion dans un four à flamme |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2797168A1 CA2797168A1 (fr) | 2011-10-27 |
| CA2797168C true CA2797168C (fr) | 2018-07-03 |
Family
ID=43242840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA2797168A Active CA2797168C (fr) | 2010-04-23 | 2011-03-30 | Four a flamme et procede de regulation de la combustion dans un four a flamme |
Country Status (12)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20130115560A1 (fr) |
| EP (1) | EP2561295B1 (fr) |
| JP (1) | JP2013530366A (fr) |
| CN (1) | CN102859307B (fr) |
| BR (1) | BR112012027190B1 (fr) |
| CA (1) | CA2797168C (fr) |
| ES (1) | ES2675910T3 (fr) |
| FR (1) | FR2959298B1 (fr) |
| PL (1) | PL2561295T3 (fr) |
| RU (1) | RU2012149939A (fr) |
| TR (1) | TR201809425T4 (fr) |
| WO (1) | WO2011131880A1 (fr) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL2664884T3 (pl) | 2012-05-18 | 2020-02-28 | Air Products And Chemicals, Inc. | Sposób i urządzenie do podgrzewania metali |
| CN103363540B (zh) * | 2013-06-21 | 2016-04-27 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种电站锅炉低负荷运行下的升温补燃系统 |
| DE102014013474A1 (de) * | 2014-09-11 | 2016-03-17 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zur Abgasverbrennung mit Sauerstoffzuführung |
| JP6547690B2 (ja) * | 2016-06-13 | 2019-07-24 | トヨタ自動車株式会社 | ダイカスト戻し材の溶解方法 |
| DE102017007799A1 (de) * | 2017-08-17 | 2019-02-21 | Linde Aktiengesellschaft | Ofenanlage und Verfahren zum Betreiben eines Ofens |
| BR112020017165A2 (pt) * | 2018-03-02 | 2020-12-22 | Praxair Technology, Inc. | Método para aquecer material em um forno |
| ES2896929T3 (es) * | 2019-03-26 | 2022-02-28 | Air Liquide | Procedimiento de combustión, y quemador para su implementación |
| CN111121872B (zh) | 2019-12-27 | 2022-07-15 | 液化空气(中国)投资有限公司 | 一种能够实时监控、调节炉内燃烧状况的装置和方法 |
| CN112066407B (zh) * | 2020-09-11 | 2023-03-28 | 富士特锅炉(天津)有限公司 | 一种切向扩散耦合烟气外循环多元可调低氮燃烧设备 |
| EP4033149A1 (fr) * | 2021-01-22 | 2022-07-27 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Surveillance de matières combustibles dans un flux gazeux |
| CN114046501A (zh) * | 2021-11-16 | 2022-02-15 | 上海德律风置业有限公司 | 一种具有提高锅炉低氨燃烧装置 |
| EP4202297A1 (fr) | 2021-12-21 | 2023-06-28 | L'Air Liquide, société anonyme pour l'Étude et l'Exploitation des procédés Georges Claude | Procédé de combustion |
Family Cites Families (63)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1079945A (en) * | 1964-07-24 | 1967-08-16 | Satchwell Controls Ltd | Improvements in flame supervision devices for burners |
| US3304989A (en) * | 1964-11-19 | 1967-02-21 | American Radiator & Standard | Fuel feed control system responsive to flame color |
| US3476945A (en) * | 1968-02-23 | 1969-11-04 | Bailey Meter Co | Flame detector for a multiple fuel-fired furnace |
| US3665440A (en) * | 1969-08-19 | 1972-05-23 | Teeg Research Inc | Fire detector utilizing ultraviolet and infrared sensors |
| CH537066A (de) * | 1971-04-08 | 1973-05-15 | Cerberus Ag | Flammen-Detektor |
| US4043742A (en) * | 1976-05-17 | 1977-08-23 | Environmental Data Corporation | Automatic burner monitor and control for furnaces |
| US4498861A (en) * | 1979-04-09 | 1985-02-12 | Kobe Steel, Limited | Method for controlling combustion in industrial furnaces |
| US4280184A (en) * | 1979-06-26 | 1981-07-21 | Electronic Corporation Of America | Burner flame detection |
| DE3279061D1 (en) * | 1981-04-16 | 1988-10-27 | Emi Ltd | Flame detector |
| US4493635A (en) * | 1982-02-27 | 1985-01-15 | Osaka Gas Company Limited | Oxygen-enriched air ratio control device for combustion apparatus |
| US4477245A (en) * | 1982-09-03 | 1984-10-16 | The Babcock & Wilcox Company | Flame monitoring safety, energy and fuel conservation system |
| US4484947A (en) * | 1983-04-22 | 1984-11-27 | North American Manufacturing Company | Method for melting a charge of bulk solid metal |
| JPS60159515A (ja) * | 1984-01-27 | 1985-08-21 | Hitachi Ltd | 火炉システム |
| US4620491A (en) * | 1984-04-27 | 1986-11-04 | Hitachi, Ltd. | Method and apparatus for supervising combustion state |
| CN85201091U (zh) * | 1985-04-01 | 1986-03-26 | 张承辉 | 燃烧监测控制装置 |
| CN85101184B (zh) * | 1985-04-01 | 1988-11-30 | 株式会社日立制作所 | 燃烧系统 |
| GB2184584B (en) * | 1985-12-20 | 1989-10-25 | Graviner Ltd | Fire and explosion detection and suppression |
| US4882573A (en) * | 1988-03-25 | 1989-11-21 | Pullman Canada Ltd. | Apparatus and method for detecting the presence of a burner flame |
| JPH01244214A (ja) * | 1988-03-25 | 1989-09-28 | Agency Of Ind Science & Technol | バーナ運転空気比の監視制御方法および装置 |
| JPH01314809A (ja) * | 1988-06-14 | 1989-12-20 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 流動床式焼却炉の燃焼制御方法および装置 |
| US5113770A (en) * | 1991-06-10 | 1992-05-19 | Godbe Murray C | Apparatus for incinerating waste materials |
| US5222887A (en) * | 1992-01-17 | 1993-06-29 | Gas Research Institute | Method and apparatus for fuel/air control of surface combustion burners |
| DE4202827A1 (de) | 1992-01-31 | 1993-08-05 | Linde Ag | Geregelter betrieb von industrieoefen |
| US5480298A (en) * | 1992-05-05 | 1996-01-02 | General Electric Company | Combustion control for producing low NOx emissions through use of flame spectroscopy |
| EP0581451B1 (fr) * | 1992-07-01 | 1996-10-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Procédé de régulation de combustion |
| JPH0763311A (ja) * | 1993-08-27 | 1995-03-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 焼却装置 |
| US5424554A (en) * | 1994-03-22 | 1995-06-13 | Energy Kenitics, Inc. | Oil-burner, flame-intensity, monitoring system and method of operation with an out of range signal discriminator |
| DE4428159C2 (de) * | 1994-08-09 | 1998-04-09 | Martin Umwelt & Energietech | Verfahren zur Regelung der Feuerung bei Verbrennungsanlagen, insbesondere Abfallverbrennungsanlagen |
| CN2243602Y (zh) * | 1995-02-09 | 1996-12-25 | 重庆华夏新技术发展有限公司 | 锅炉燃烧火焰检测装置 |
| JPH0989226A (ja) * | 1995-09-25 | 1997-04-04 | Hitachi Zosen Corp | 電気式灰溶融炉および電気式灰溶融炉における排ガスの燃焼方法 |
| JPH09178152A (ja) * | 1995-12-28 | 1997-07-11 | Hitachi Zosen Corp | 電気式灰溶融炉の排ガス燃焼部構造 |
| DE19615141A1 (de) * | 1996-04-17 | 1997-10-23 | Bfi Automation Gmbh | Verfahren und Einrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsprozesses in einem Kessel |
| US5829962A (en) * | 1996-05-29 | 1998-11-03 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et, L'exploitation Des Procedes Georges | Method and apparatus for optical flame control of combustion burners |
| US6045353A (en) * | 1996-05-29 | 2000-04-04 | American Air Liquide, Inc. | Method and apparatus for optical flame control of combustion burners |
| JPH10110911A (ja) * | 1996-10-08 | 1998-04-28 | Nobuhiro Suzuki | 燃焼装置 |
| JP3607058B2 (ja) * | 1997-09-05 | 2005-01-05 | 三菱電機株式会社 | 焼却装置および焼却装置の運転制御方法 |
| JP3790979B2 (ja) * | 1997-09-08 | 2006-06-28 | 前島 文夫 | 有害物質除去焼却炉 |
| JPH11257637A (ja) * | 1998-03-11 | 1999-09-21 | Sanyo Electric Co Ltd | 焼却機の焼却バーナ用バーナファン制御方法 |
| JP3625639B2 (ja) * | 1998-03-19 | 2005-03-02 | 日立造船株式会社 | 流動床式焼却炉設備および流動床式焼却炉設備の燃焼制御方法 |
| FR2777075B1 (fr) * | 1998-04-02 | 2000-05-19 | Air Liquide | Procede de conduite d'un four et dispositif pour la mise en oeuvre du procede |
| JP3668010B2 (ja) * | 1998-09-29 | 2005-07-06 | 株式会社日立製作所 | ごみ焼却設備及びその制御方法 |
| JP2001004116A (ja) * | 1999-06-18 | 2001-01-12 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 燃焼炉の燃焼制御方法及び燃焼制御装置 |
| JP3859926B2 (ja) * | 2000-01-24 | 2006-12-20 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 熱分解ガス化溶融システムにおける燃焼用空気の制御方法及びその装置 |
| JP3806306B2 (ja) * | 2001-01-16 | 2006-08-09 | 三菱重工業株式会社 | 灰溶融炉の二次燃焼装置及び二次燃焼装置の運転方法 |
| US6404342B1 (en) * | 2001-09-14 | 2002-06-11 | Honeywell International Inc. | Flame detector using filtering of ultraviolet radiation flicker |
| ES2201885B1 (es) | 2001-11-16 | 2005-06-01 | Al Air Liquide España, S.A. | Procedimiento para la fusion de una carga de aluminio. |
| FR2832732B1 (fr) | 2001-11-29 | 2004-02-13 | Air Liquide | Utilisation de l'analyse des fumees dans les fours d'aluminium |
| JP2003302022A (ja) * | 2002-04-10 | 2003-10-24 | Ebara Corp | 溶融炉、溶融炉の運転方法及びガス化溶融システム |
| JP2004012047A (ja) * | 2002-06-07 | 2004-01-15 | Jfe Engineering Kk | 焼却炉及び焼却炉の運転方法 |
| WO2004083469A1 (fr) | 2003-03-21 | 2004-09-30 | L'air Liquide, Societe Anonyme A Directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Procede de fusion d'une charge d'alimunium contenant une matiere organique |
| EP1706727A1 (fr) | 2003-09-01 | 2006-10-04 | L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme à Directoire et Conseil de Surveillance pour l'Etude et l'Exploitation des | Procede de mesure d especes gazeuses par derivation |
| FR2866656B1 (fr) * | 2004-02-25 | 2006-05-26 | Air Liquide | Procede de traitement d'aluminium dans un four rotatif ou reverbere |
| JP2006046867A (ja) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Miura Co Ltd | 燃焼システムの着火方法 |
| AU2005229668B2 (en) * | 2004-11-04 | 2008-03-06 | Babcock-Hitachi K.K. | Overfiring air port, method for manufacturing air port, boiler, boiler facility, method for operating boiler facility and method for improving boiler facility |
| ES2326568B1 (es) | 2005-05-04 | 2010-07-15 | Al Air Liquide España, S.A. | Procedimiento para la fusion de una carga ferrosa y sistema de control de la concentracion de inquemados en un horno de fusion. |
| CN100447484C (zh) * | 2005-07-08 | 2008-12-31 | 姜政华 | 一种以超细煤粉为主的多种燃料混烧的工业锅炉 |
| JP3963925B2 (ja) * | 2005-11-08 | 2007-08-22 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 焼却処理システムにおける二次燃焼方法及び装置 |
| JP4701138B2 (ja) * | 2006-09-04 | 2011-06-15 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | ストーカ式焼却炉及びその燃焼制御方法 |
| DE102006060869A1 (de) * | 2006-12-22 | 2008-06-26 | Khd Humboldt Wedag Gmbh | Verfahren zur Regelung des Betriebes eines Drehofenbrenners |
| JP5228511B2 (ja) * | 2008-02-07 | 2013-07-03 | 株式会社Ｉｈｉ | 熱分解装置 |
| JP5243840B2 (ja) * | 2008-05-01 | 2013-07-24 | 株式会社タクマ | ストーカ式焼却炉の燃焼方法 |
| EP2159525A1 (fr) | 2008-08-29 | 2010-03-03 | Air Liquide Deutschland GmbH | Procédé de fonctionnement d'un four ainsi que dispositif destiné à l'exécution du procédé |
| CN101655245B (zh) * | 2009-09-04 | 2011-03-16 | 江苏焱鑫科技股份有限公司 | 工业炉燃烧器多参数自动控制的方法 |
-
2010
- 2010-04-23 FR FR1053147A patent/FR2959298B1/fr active Active
-
2011
- 2011-03-30 CA CA2797168A patent/CA2797168C/fr active Active
- 2011-03-30 BR BR112012027190-3A patent/BR112012027190B1/pt active IP Right Grant
- 2011-03-30 EP EP11719312.8A patent/EP2561295B1/fr active Active
- 2011-03-30 JP JP2013505519A patent/JP2013530366A/ja not_active Ceased
- 2011-03-30 CN CN201180020107.7A patent/CN102859307B/zh active Active
- 2011-03-30 TR TR2018/09425T patent/TR201809425T4/tr unknown
- 2011-03-30 US US13/642,683 patent/US20130115560A1/en not_active Abandoned
- 2011-03-30 WO PCT/FR2011/050703 patent/WO2011131880A1/fr active Application Filing
- 2011-03-30 PL PL11719312T patent/PL2561295T3/pl unknown
- 2011-03-30 ES ES11719312.8T patent/ES2675910T3/es active Active
- 2011-03-30 RU RU2012149939/02A patent/RU2012149939A/ru not_active Application Discontinuation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2959298A1 (fr) | 2011-10-28 |
| CN102859307A (zh) | 2013-01-02 |
| BR112012027190A2 (pt) | 2016-07-19 |
| BR112012027190B1 (pt) | 2020-11-03 |
| TR201809425T4 (tr) | 2018-07-23 |
| CN102859307B (zh) | 2015-08-19 |
| US20130115560A1 (en) | 2013-05-09 |
| JP2013530366A (ja) | 2013-07-25 |
| WO2011131880A1 (fr) | 2011-10-27 |
| EP2561295A1 (fr) | 2013-02-27 |
| PL2561295T3 (pl) | 2018-11-30 |
| CA2797168A1 (fr) | 2011-10-27 |
| FR2959298B1 (fr) | 2012-09-21 |
| EP2561295B1 (fr) | 2018-05-16 |
| RU2012149939A (ru) | 2014-05-27 |
| ES2675910T3 (es) | 2018-07-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2797168C (fr) | Four a flamme et procede de regulation de la combustion dans un four a flamme | |
| EP0012091B1 (fr) | Procédé et installation de traitement de déchets industriels | |
| EP3241808B1 (fr) | Procédé de combustion pour fusion de verre | |
| FR2551532A1 (fr) | Procede pour reduire les emissions de nox lors de la combustion de combustibles contenant de l'azote | |
| EP1913321B1 (fr) | Procede de calcination d'un materiau a faible emission de nox | |
| CA2633019C (fr) | Procede d'oxycombustion etagee mettant en oeuvre des reactifs prechauffes | |
| EP3087041A1 (fr) | Combustion avec récupération de chaleur ameliorée | |
| WO2006117336A1 (fr) | Procede de fusion d'une charge ferreuse | |
| EP3715717B9 (fr) | Procédé de combustion et brûleur pour sa mise en oeuvre | |
| FR3030689A1 (fr) | Oxy-bruleur pour gaz combustible a bas pouvoir calorifique et son utilisation | |
| WO2011157913A1 (fr) | Installation de production et de traitement de fumees | |
| WO2000079012A1 (fr) | Procede de production de fonte liquide | |
| EP0336087B1 (fr) | Procédé et installation pour le traitement d'un courant de gaz contenant de la poussière pyrophorique | |
| EP0834049B1 (fr) | Procede de fusion d'une charge dans un four electrique a arc | |
| EP3813992B1 (fr) | Enrichissement en oxygène et combustion d'un combustible en forme de particules solides entraînées par un gaz porteur | |
| FR2837913A1 (fr) | Procede de dopage a l'oxygene utilisant la combustion pulsee | |
| FR2977928A1 (fr) | Incinerateur de dechets tres energetiques | |
| FR2969267A1 (fr) | Procede de fusion a chargement discontinu | |
| EP4386298A1 (fr) | Systeme de fusion et procede de fusion de dechets d aluminium | |
| EP3684735A1 (fr) | Procédé et dispositif de vitrification d'un matériau pulvérulent | |
| BE1015697A3 (fr) | Procede ameliore d'agglomeration de minerals de fer sur grille mobile. | |
| BE473171A (fr) | ||
| WO2000009947A1 (fr) | Equipement de post-combustion pour reacteurs industriels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EEER | Examination request |
Effective date: 20160318 |