Procédé de chauffage d'un four et four pour la réalisation de ce procédé. La présente invention comprend un pro cédé de chauffage d'un four par projection d'une nappe .e combustible, peu inclinée- sur la paroi du four par laquelle est. introduit le-combustible au voisinage de cette paroi et à l'intérieur .de ce four.
Selon l'invention, ce procédé consiste à imprimer à l'air primaire un mouvement héli coïdal dont l'axe est sensiblement parallèle à celui de l'ouverture par laquelle le com bustible pénètre dans le four, et à introduire de l'air secondaire dont la vitesse radiale est sensiblement plus élevée que la vitesse axiale de, l'air primaire.
La présente invention comprend aussi un four pour la réalisation du "procédé décrit ci-dessus, présentant un brûleur comportant. au moins une ouverture pour amener le com bustible et au moins une ouverture pour amener l'air secondaire, ledit four étant ca ractérisé par le fait que lesdites ouvertures sont disposées à l'intérieur du four,
que l'ou verture pour le combustible est placée entre l'ouverture pour l'air secondaire et la paroi du four à travers laquelle pénètre le brû leur et que des moyens sont prévus pour im primer à l'air primaire un mouvement. hérli- ceïdal autour dudit brûleur, .d'autres moyens étant prévus pour comprimer l'air secondaire de manière que ce dernier soit projeté avec une vitesse radiale plus élevée que la vitesse axiale de l'air primaire.
Dans des formes d'exécution préférées du four que comprend l'invention, l'ouver- tune destinée au combustible est formée. par l'espace se trouvant entre l'extrémité d'un tube d'amenée et un déflecteur placé en avant de cette extrémité, ce déflecteur présentant une forme aérodynamique telle que l'étale- ment du combustible en nappe se forme sans remous.
Ledit. déflecteur peut être constitué par un corps. creux dans lequel arrive l'air secondaire et qui comporte au moins une ouverture pour l'air secondaire.
Ledit corps creux peut être déplaçable longitudinalement par rapport 'au corps .du brûleur, ce qui permet de faire varier la vi tesse d'injection du combustible et la forme de la. flamme.
Ledit corps creux peut être formé par deux éléments télescopiques susceptibles d'être commandés à distance, ce qui permet de faire varier la distance entre l'ouverture d'amenée du combustible et l'ouverture d'amenée d'air secondaire.
Le brûleur pourrait aussi être constitué par un tube extérieur percé d'au moins une ouverture pour le combustible et par un ,corps creux terminal comportant au moins une ouverture pour l'air secondaire.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exem ple, une mise en aeuvre du procédé conforme à. la présente invention, ainsi que plusieurs formes d'exécution du four conforme égale ment à la, présente invention.
La fi-. 1 illustre une mise en couvre du procédé pour le chauffage d'un four. La fig. 2 est une vue à plus grande échelle du brûleur d'une première forme d'exécution du four conforme à la présente invention.
La fig. 3 est une coupe de ce brûleur sui vant la ligne III-III de la fig. 2.
La fig. 4 ,est une coupe d'une autre forme d'exécution du four conforme à la présente invention.
La fig. 5 est une coupe longitudinale du brûleur d'une autre forme d'exécution .du four conforme à la présente invention, sui- vant'la ligne V-V de la fig. 6.
La fig. 6 est une coupe suivant la ligne VI-VI de la fig. 5.
La fig. 7 est une coupe longitudinale du brûleur d'une autre forme d'exécution du four conforme à la présente invention, sui vant 1a ligne VII-VII de la fig. 8.
La fig. 8 est une coupe suivant la ligne VIII-VIII de la fig. 7.
La fig. 9 est une coupe longitudinale du brûleur d'une autre forme d'exécution du four conforme à la présente invention suivant la ligne IX-IX de la fig. 10.
La fig. 10 est une coupe suivant la ligne X-X de la fig. 9.
La fig. 11 est une vue de face d'un des éléments du déflecteur du brûleur représenté fig. 9 et 10.
La fig. 12 est une coupe longitudinale du brûleur d'une dernière forme d'exécution du four conforme à la présente invention, sui vant la ligne XII-XII de la fig. 131.
La- fig. 13 est une coupe suivant 1a ligne XIII-XIII de la fig. 12.
Le four représenté aux fig. 1 à 3 est des tiné à la fusion des métaux et particulière ment de l'acier par chauffage au gaz. Il -com porte, un brûleur rep,rés,enté en.
fig.2 et 3 et -constitué par un tub 2, cylin.dTique, percé de trous 3 et - fermé à son extrémité par un fond 4.<B>Le</B> gaz combustible arrive par un con duit 5 sous une pression relativement élevée et s'échappe par les trous 3.
Ces trous sont -dis posés en couronnes. Dans certaines couronnés, les trous 3 sont perpendiculaires à l'axe du tube 2 et forment ainsi une nappe plane perpendiculaire à l'axe du brûleur. Dans d'autres couronnes, les axes des trous 3 sont inclinés sur celui du tube 2 et donnent une nappe conique.
Certains trous. auraient pn être sensiblement tangents au cylindre formé par le brûleur 2, .de manière à former des veines gazeuses à vitesse comportant une composante tangentielle, susceptible d'accé lérer le mélange aiT-coinburant et, par suite, la combustion.
L'oxygène nécessaire à -la combustion est amené sous forme d'air primaire. Cet air arrive par un trou cylindrique 6 percé dans la paroi 7 du four 1, traversée par le brû leur 2'. Cet air arrive suivant une trajectoire hélicoïdale à pas aussi petit que possible.
Dans ces conditions, l'air primaire formera à la sortie du trou 6. une nappe conique creuse, à angle relativement faible, dans -la quelle l'air circule non pas suivant les g6né- ratrices, mais sensiblement suivant une hélice conique.
Dans ces conditions, le gaz sortant des trous 3 .du tuba 2 lèche la paroi réfractaire, traverse par .suite de Ta grande vitesse rela tive eu égard àcelle ,de l'air, la nappe d'air en brûlant plus ou moine complètement et vient s'étaler le long des parois longitudi nales 8 du four 1 ou de la surface du métal 9, et forme ainsi un écran protecteur, empê chant l'oxydation de-ce dernier.
Pour amtëlioTer la combustion de la nappe de gaz, sur la face opposée à celle par laquelle arrive l'air primaire, le tube 2) forme à son extrémité une chambre 10, dans laquelle de l'air secondaire est envoyé par un conduit 11 et est projeté par des trous 12 qui sont inclinés sur l'axe du brûleur 2 et forment une nappe conique coupant la nappe de gaz formée par les trous 3. Des moyens sont prévus pour comprimer l'air secondaire afin qu'il soit projeté avec une vitesse radiale plus élevée que la vitesse axiale de l'air pri maire.
Cette injection d'air secondaire au coeur <B>dé</B> la flamme contribue à la raccourcir nota blement en assurant la combustion du gaz qui y trouverait difficilement l'oxygène né cessaire.
Enfin, une légère fuite d'air peut être ré servée vers l'avant du brûleur pour supprimer le retour de flamme sur l'embout du brûleur, provoqué par l'aspiration du jet d'air centri fuge.
En général, le gaz combustible est du ga.z d'éclairage qui donne une flamme in suffisamment chaude. On peut augmenter le pouvoir chauffant de la flamme en injectant dans la masse .de gaz une faible quantité d'huile combustible. Dans le brûleur des fi.,. 2' et 3, l'huile est amenée par un con duit 1,3 à un gicleur 14, placé en un point où la, température du brûleur favorise la pulvérisation. L'injection d'huile est faite en sens contraire du courant de gaz combus tible, ce qui assure une meilleure répartition d'huile dans le gaz.
Cette injection d'huile présente en outre l'avantage de rendre la flamme rayonnante et, par suite, de rendre plus rapide l'échange de calories entre la flamme et le four.
Dans le brûleur des fig. 2 et 3, les trous 3 forment un faisceau divergent. On peut avoir intérêt, dans. certains cas, par exemple, pour tenir compte des proportions. -du four, de la nature des garnissages réfractaires, à prévoir des trous perpendiculaires à l'axe du brû leur 2 ou à prévoir des trous convergents.
Ces trous 3 peuvent être de section, identique ou différente suivant les- cas. De même, dans le brûleur des fig. 2 et 3, l'injection d'huile est réalisée à contre-courant du gaz. Dans certains cas, cela peut être un inconvénient, par exemple si on est amené à augmenter la proportion d'huile dans le gaz. Dans ces conditions, on peut avoir avantage à incliner le flot d'huile arrivant par le gicleur 14 sur la direction du courant @du gaz.
Le four 1' représenté en fig. 4 est ali menté en air primaire par un orifice 2'. L'air primaire traverse un faisceau d'aubages 3' dont l'inclinaison peut être avantageusement réglée et qui lui communiquent un mou vement de rotation plus ou moins rapide. Cet air primaire pénètre donc dans le four 1' en exécutant un mouvement hélicoïdal dont le pas est fonction de l'inclinaison des aubages 3'.
Le combustible gazeux et l'air secondaire arrivent dans le four par un brûleur 4', di rigé normalement suivant l'axe de l'orifice 2' et par suite suivant l'axe du mouvement hélicoïdal de l'air primaire. Des moyens, non représentés, sont prévus pour comprimer l'air secondaire afin que la,
vitesse radiale de cet air soit plus élevée que la vitesse axiale de l'air primaire. Il en sera de même dans toutes les formes d'exécution décrites par la suite. Ce brûleur 4' est orientable et peut être plus ou moins avancé vers l'intérieur du; four 1'; il est formé par un tu(be dans lequel le combustible pénètre par un orifice 8' et l'air secondaire par un tube 5'.
Une arri vée 6' de combustible liquide y est prévue pour enrichir le combustible gazeux. L'extré- mité @du tube 4' pénétrant .dans le four 1' est fermée. Le tube forme deux chambres 9' et 10'.
La chambre 9' recevant le combustible communique avec l'extérieur par des ouver- tures 19'. La. chambre 14', recevant l'air se condaire, communique avec. l'extérieur par des ouvertures 20'.
Les fig. 5 et 6 représentent le brûleur d'une forme d'exécution du four spécialement destinée au chauffage par charbon pulvérisé. Celui-ci arrive au brûleur par une vis de distribution et une canalisation souple on télescopique et articulée.
Le charbon ainsi amené. est repris par un fluide transporteur (air, gaz combustible, gaz neutre, gaz com burant, etc.) et arrive par un, conduit 9' devant un déflecteur 12' dont la forme aéro dynamique détermine celle de la nappe du combustible, en évitant les remous,
qui pro voqueraient des dépôts de charbon et leur cokéfaction. Le mélange charbon pulvérisé et fluide transporteur s'échappe par l'ouver ture 19' formée par le déflecteur 12' et le tube 4' proprement dit. L'air secondaire, arri vant par le conduit 5', pénètre dans la cham bre 10' et s'échappe par les orifices 210'.
Le déflecteur 12" est mobile. En le dépla çant plus ou moins au moyen de tubes 18', on faut varier la section de l'ouverture 19' du combustible vers le four 1' et ainsi on peut modifier la vitesse du combustible pour <I>un</I> débit dete@@. 0a po r@ac ____u _ erre varier le débit .de
combustible en :maintenant. la vitesse constante.. Le combustible s'échappe donc à l'extérieur dans une direction inclinée sur l'axe du tube 4' et, par suite, sur celai du mouvement hélicoïdal de l'air primaire. La distance des ouvertures 19' et 20' est également réglable. A cet effet, la chambre 10' est formée par -deux éléments télesto- piques, dont l'écartement peut être réglé au moyen d'une commande à distance 17'.
Le combustible, sortant par l'ouverture 19', est soumis au rayonnement du four et au contact de l'air primaire éventuellement préchauffé. On a intérêt à faire varier la durée du trajet, entre le moment où il s'échappe du brûleur 4' et 2e moment où il rencontre l'air secondaire, suivant la nature du combustible, spécialement dans le cas -du charbon pulvérisé, de manière à amener un allumage convenable et une combustion aussi complète que possible.
Cette durée de trajet peut être modifiée en agissant sur 'le débit et la section de l'ouverture 1-91 -et en faisant varier la distance des ouvertures 19' et 20' comme il a été spécifié ci-dessus. I9 y a lieu de noter que l'échappement de ,L'air secondaire par les ouvertures 210' provoque un effet de succion qui tend à ramener le combustible, sortant par l'ouverture 19',
le long de la partie du tube située au delà du déflecteur 12' et formant la chambre 10'.
Il y a :lieu de remarquer -que l'air secon daire assure une bonne combustion de la partie centrale de la flamme et que la vitesse des filèts -l'air secondaire a un effet de déflection sur ila flamme.
On peut modifier la longueur de cette dernière én faisant va rier la vitesse des filets d'air secondaire, le rapport des débits entre l'air secondaire et la masse du mélange: charbon pulvérisé et fluide transporteur.
Les \fi-. 7 et 8 représentent le brûleur d'une forme d'exécution .du four spécialement @éstinée à être chauffée par combustible liquide. Celui-ci est refoulé, par exemple par une pompe. dans un pulvérisateur 21', placé en amont du déflecteur 12'. h1 _est n@a@,.p su@ z@ produire une nappe étalée et une 'flamme courte. En dehors de ce point, le brûleur est analogue au précédent.
Toutefois, dans ce cas du brûleur à, combustible liquide, la. chambre 10' est en une pièce, et la distance des ouver tures 19' et 20' est par suite invariable.
Les fig. 9- à 11 représentent le brûleur d'une. forme d'exécution du four spéciale ment destinée à être chauffée par combustible gazeux. Celui-ci, surpressé, arrive sur le dé flecteur 12'. Ce dernier peut être lisse, ou mieux, présenter des cannelures 24' pour obtenir des veines de ga=z plus denses -lui pénètrent mieux :ans l'air primaire et l'air secondaire et qui multiplient ainsi les sur faces de contact entre le gaz et l'air et ainsi accélèrent la combustion.
Dans le cas du dessin, les cannelures 24' sont hélicoïdales pour créer -des veines gazeuses giratoires, réparties sur un plan sensiblement perpen diculaire à l'axe -du tube 4' ou sur un cône de même axe; -elles pourraient être aussi radiales.
Les fig. 12 et<B>13</B> représentent le brûleur d'une forme d'exécution du four également destinée à être' alimentée en combustible gazeux. Ce brûleur comporte plusieurs cou- ronn@es de trous 19' pour l'échappement du combustible et une @eu1e couronne de trous 20' pour 9'échappement,de l'air secondaire.
Dans chacun de ces deux ïderniërs brû leurs, on peut, comme prévu dans la fig, 4, ajouter au combustible un autre combustible solide ou liquide pour améliorer le pouvoir Pmissif de la flamme.
Dans tous les brûleurs représentés en fig. 5 à 13, on peut noter que le déflecteur 12' est automatiquement refroidi par la, cireula- tion de l'air secondaire s'échappant par les ouvertures 20' et que les nappes de combus tible et- d'air secondaire sont sensiblement perpendiculaires à l'axe du brûleur et à la.
direction .du déplacement du courant d'air primaire. "Ces nappes peuvent être formées de filets à l'origine rectilignes ou hélicoïdaux. La forme de la flamme variera suivant les modifications apportées aux divers éléments utilisés (vitesse de rotation et du déplacement axial de l'air primaire, section des ouvertures pour le passage du combustible et de l'air secondaire, inclinaison de ces ouvertures. répartition inégale de ces ouvertures sur la périphérie du brûleur, etc.).
En particulier, pour obtenir une. répartition localisée des ca lories dans le four l', les ouvertures 19' et 20' pourront être réparties inégalement sur la périphérie du brûleur. Ce résultat pourrait être obtenu en particulier en désaxant le dé flecteur 12' par rapport au tube 4'. De même, en donnant aux ouvertures 19' des inclinai -sons différentes le long de la périphérie .du tube 4', les filets de combustible sont diffé remment inclinés sur l'axe du brûleur le long de la périphérie de ce dernier. On peut obtenir le même résultat pour l'air secon daire en agissant sur les ouvertures 20'.
On peut donc, en agissant convenablement sur les différents éléments -du brûleur et de son alimentation, obtenir des flammes d'une forme prédéterminée.