EP0421903A2 - Procédé d'exploitation d'un brûleur et brûleurs pour four tubulaire tournant - Google Patents
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- EP0421903A2 EP0421903A2 EP90430017A EP90430017A EP0421903A2 EP 0421903 A2 EP0421903 A2 EP 0421903A2 EP 90430017 A EP90430017 A EP 90430017A EP 90430017 A EP90430017 A EP 90430017A EP 0421903 A2 EP0421903 A2 EP 0421903A2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
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- 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
Definitions
- the present invention relates to a method of operating a burner for a rotary tube furnace, in which fuels and primary air are supplied concentrically.
- the present invention also relates to a burner for a rotary tubular furnace equipped with a burner nozzle equipped with fuel and primary air ducts, which are arranged substantially concentric to each other, which primary air comprises air rotated and air flowing axially.
- This known burner comprises, in addition to a central fuel supply for oil, another fuel supply arranged concentrically thereto for pulverized coal or any other similar fuel.
- this arrival of solid fuel is between two primary air streams, one of which is the central stream, is rotated or swirled, that is to say that 'It has a tangential or peripheral direction component and the other of which, which is external, has an essentially axial flow speed in order to stabilize the flame which penetrates far into the rotary kiln.
- the known burner has in its center an inlet for liquid fuel, generally oil.
- the liquid fuel is sprayed into fine droplets by means of a nozzle and mixes after it leaves the central opening of the nozzle with primary air, which leaves the swirling air outlet opening, which opening is located radially around the central opening.
- Known burners are usually operated with a proportion of primary air between 8% and 25% of the amount total combustion air.
- the power of the burner is adjusted, that is to say the running speed by a respective reduction or increase in the fuel and the air supply in a determined adjustment range, in which the minimum adjustable speed to obtain a stable flame is approximately 20 to 25% of the maximum possible pace.
- the object of the present invention is to provide a method of operating a burner for a rotary tubular oven and also a burner intended for the implementation of this method, which can operate with greater efficiency. low proportion of primary air and have a greater range for adjusting the operating speed.
- this objective is achieved by providing directly around a central fuel supply duct and / or radially inside an annular fuel supply duct, a central dead zone, into which at most a reduced proportion of the primary combustion air is sent.
- combustion begins at a greater distance in front of the center of the burner nozzle in comparison with known methods and burners.
- the resulting flame has a central zone which extends forward and radially, in which practically no significant combustion of the fuel takes place. with the oxygen in the air.
- a small flow of primary air in this central area which is however below 20% and preferably below 10% of the total primary air, prevents such a return of the products of the combustion, without providing a lot of oxygen which would decrease the central area rich in fuel.
- a particular advantage of the reduced primary air consumption lies in the energy saving which is associated therewith for an equal performance in addition and also in the reduction of the proportion of nitrogen oxides in the combustion gases.
- the objective of the invention is achieved in that the inlet openings for the swirling air and the axial air are located outside the openings for the supply of fuel and that the minimum radial distance from the center of the burner nozzle of the outlet ports for swirling air and axial air is at least twice the radius of a central orifice of the flame stabilizer.
- the flame stabilizer has a flange which surrounds a central opening, and which is located in the center of the burner nozzle and preferably at the end of a nozzle holder for oil. It helps to form and stabilize the flame.
- the flame stabilizer which overflows in the radial direction with respect to the central nozzle holder for the oil, thus provides a sufficient radial distance from the other annular openings for the primary air and / or other fuels which are located radially to the exterior of the flame stabilizer.
- the radii of the central opening of the flame stabilizer and of the annular orifice for the innermost primary primary air stream are chosen so that the interior primary air stream is at a distance from the center of the nozzle which corresponds to at least twice the central opening of the flame stabilizer.
- the central opening of the flame stabilizer corresponds substantially to the orifice of the nozzle of the central fuel conduit.
- annular duct for solid and / or gaseous fuel disposed radially inside the primary air duct and radially outside. of the flame stabilizer.
- primary air duct generally refers to the major part of the primary air which is supplied axially or in swirling form and must not include the small proportion of primary air (central air) which is supplied in the central area of the flame to prevent the return of combustion products.
- openings are provided in the flame stabilizer, outside the central opening.
- outlet opening of the axial air stream is as far outside as possible in the radial direction and that it also has an external edge which projects axially.
- This outer ring contributes to a better constancy of the axial direction of the air, so that the combustion is improved and the flame is stabilized.
- the annular ducts for the supply of primary air and / or solid or gaseous fuel have conical walls and these walls, as well as the concentric tubes connected to them, are axially displaceable relative to one another. the other, so that one can thus adjust the free cross section of the annular passage.
- each duct is cylindrical in order to avoid a divergent flow parallel to the direction of the conical walls.
- radial partitions intended for the axial orientation and for the circulation of the primary air in separate channels, which are arranged on a ring and which extend essentially in the axial direction.
- partitions contribute to an additional axial orientation of the corresponding primary air and also increase the axial outlet speed, by the fact that they reduce the free cross section of the annular duct and that they divide it into a plurality of individual channels arranged all around a ring.
- some of these channels are closed at least in part or are adjustable.
- the partitions can for example be made wide enough in the peripheral direction so that they seal a channel at least in part or that they correspond to a closed channel.
- the axial flow speed of the air is thus increased, which further contributes to stabilizing the flame.
- the flame stabilizer is shifted rearward in an axial direction relative to the outlet openings of the main part of the primary air and solid or gaseous fuels. This can be achieved, for example, by attaching the flame stabilizer to the shell tube of the burner rod, which is axially displaceable, which tube is axially offset accordingly.
- FIG. 1 represents a burner nozzle 1 placed at the end of an external burner tube 5 ⁇ , which is at the same time the external wall of a primary air duct 5 ′ which flows in the axial direction.
- a tube 23 which is intended for supplying pulverized solid fuels, generally pulverized coal, is connected to the annular duct 15 ′ visible in FIGS. 3 and 5.
- the concentric tubes 10 ⁇ , 11 ⁇ , 4 ⁇ , 5 ⁇ , 15 ⁇ and 19 ⁇ , which are engaged one in the other, have different lengths.
- the tubes placed more inside extend axially towards the rear of the tubes situated more outside, so that, as can be seen in FIG. 1, it is possible to install adjustment devices 33, 34, which allow relative axial displacement of the tubes relative to each other.
- the individual tubes are connected to each other by means of deformable bellows.
- a control unit 30 is used for monitoring and controlling the primary air flows.
- FIG. 2a represents a longitudinal section and FIG. 2b a partial front view of a burner nozzle which is designed to operate exclusively with a fuel, for example oil, arriving in the center.
- a fuel for example oil
- the flame stabilizer 3 which is located at the end of the tube 10 ′, which envelops the nozzle holder rod of the oil burner and which protrudes clearly in the radial direction relative to the opening of the nozzle guarantees that the opening 4 of the annular supply duct along 4 ′ opens at a significant radial distance from the central opening 2 of the flame stabilizer.
- the radial distance D from the opening annular 4 relative to the axis of the burner is more than three times the radius d of the opening 2.
- the corresponding distances are shown in Figure 4, in which the ratio D / d is even greater.
- the zone situated essentially in front of the flame stabilizer constitutes a central dead zone 20, which is outside the central fuel stream and clearly inside the main inlet of primary air leaving the annular openings 4 and 5.
- the flame stabilizer 3 has a hub in the form of a flange surrounding a central orifice 2. This hub has small openings 13.
- the external face of the hub that is to say the front face, carries fins 12 which guide the weak proportion of primary air leaving the openings 13.
- the external supply duct 5 ′ has at its end conical walls 6, which diverge outwards. In the area of these walls 6 are juxtaposed partitions 6 ′, which have a longitudinal section of triangular shape. These triangular walls are juxtaposed along a common side which is parallel to the axis of the burner and which is placed at the same radial distance from this axis as the external wall of the duct 5 ′.
- the partitions 6 ′ may also have in the peripheral direction a width sufficient to correspond to the parts situated between the channels 5 shown in FIG. 2. These parts can also be considered as closed channels 5.
- the supply duct 4 ′ comprises, in front of the conical end, a device 14 for swirling the air, that is to say for rotating around the axis of the burner.
- This device consists essentially of air guide fins which are oriented obliquely to the axis of the burner.
- the distance between the conical walls 7 of the conduit 4 ′ can be varied, so that the cross section of the conduit 4 ′ can thus be modified.
- the end part of the duct 4 ′ in the region of the opening 4 is however again cylindrical in order to avoid a divergent flow of the swirling air leaving this opening.
- edge 8 which projects forward in the axial direction, provides an axial direction of exit of the axial air stream.
- FIG. 3 shows an embodiment of the burner nozzle which differs from the embodiment shown in FIG. 2 essentially by the presence of an additional duct 15 ′, for pulverulent solid fuels, which is located between the stabilizer of flame 3 and the swirling primary air duct 4 ′.
- FIG. 4 represents an embodiment comprising, in place of the conduit 15 ′ for solid fuel, another conduit 19 ′ for a gaseous fuel, the end section of which can be conical, as for the conduit 4 ′, and which may also include a device for swirling the gas leaving this pipe.
- the end section of the duct 19 ′ has a cylindrical shape in the region of the opening 19, in order to avoid a divergence of the gaseous fuel which leaves it.
- FIG. 5 represents an embodiment which comprises both a supply pipe 15 ′ for solid fuels and a pipe 19 ′ for gaseous fuels.
- Ducts 4 ′ and 5 ′ for the main proportion of primary air in the form of swirling air and air having a direction axial are arranged outside these two fuel conduits in the radial direction.
- the internal edge of the opening 15, through which a significant part of the primary combustion air can enter the burner in the form of gas for transporting the solid fuel is at a distance D ′ from the axis of the burner, which is more than twice the radius d of the opening 2 of the flame stabilizer, so that in all cases, the center of the flame is guaranteed to have a sufficiently large dead zone, which provides the advantageous properties of the present invention.
- a burner and a method for operating a burner intended for equipping a rotary tube furnace have been created, which allow a reduced proportion of primary air and a greater range of adjustment of the burner, which leads to lower energy consumption and a reduction in the formation of nitrogen oxides harmful to the environment.
Abstract
Description
- La présente invention a pour objet un procédé d'exploitation d'un brûleur pour four tubulaire tournant, dans lequel des combustibles et de l'air primaire sont amenés concentriquement.
- La présente invention a également pour objet un brûleur pour un four tubulaire rotatif équipé d'une buse de brûleur équipée de conduits de combustible et d'air primaire, qui sont disposés sensiblement concentriques les uns aux autres, lequel air primaire comporte de l'air mis en rotation et de l'air s'écoulant axialement.
- Un brûleur de ce type est connu d'après le brevet DE. PS 2.905.746.
- Ce brûleur connu comporte, outre une arrivée de combustible centrale pour de l'huile, une autre arrivée de combustible disposée concentriquement à celle-ci pour du charbon pulvérisé ou tout autre combustible analogue.
- Dans le but d'obtenir un bon mélange, cette arrivée de combustible solide se trouve entre deux courants d'air primaire, dont l'un qui est le courant central, est mis en rotation ou tourbillonnement, c'est-à-dire qu'il comporte une composante en direction tangentielle ou périphérique et dont l'autre, qui est externe, comporte une vitesse d'écoulement essentiellement axiale dans le but de stabiliser la flamme qui pénètre loin dans le four rotatif.
- Dans d'autres brûleurs connus, il est également prévu que le courant d'air primaire s'étende relativement loin à l'intérieur.
- Le brûleur connu comporte en son centre, une arrivée de combustible liquide, en général de l'huile. Le combustible liquide est pulvérisé en fines gouttelettes au moyen d'un gicleur et se mélange après sa sortie de l'ouverture centrale de la buse à de l'air primaire, qui sort de l'ouverture de sortie d'air tourbillonnant, laquelle ouverture est située radialement autour de l'ouverture centrale.
- Les brûleurs connus sont exploités habituellement avec une proportion d'air primaire comprise entre 8% et 25% de la quantité totale d'air de combustion.
- On règle la puissance du brûleur, c'est-à-dire l'allure de marche par une diminution ou une augmentation respective du combustible et de l'arrivée d'air dans une plage de réglage déterminée, dans laquelle l'allure réglable minimale pour obtenir une flamme stable est égale à environ 20 à 25% de l'allure maximale possible.
- Au démarrage du brûleur, on doit en règle générale, injecter de l'huile par l'orifice central de la buse et l'enflammer afin de préchauffer le four, puisque la combustion du combustible solide, qui est amené concentriquement, n'est possible que dans un four suffisamment préchauffé.
- Par rapport à cet état de la technique, la présente invention a pour objectif de procurer un procédé d'exploitation d'un brûleur de four tubulaire rotatif et également un brûleur destiné à la mise en oeuvre de ce procédé, lesquels peuvent fonctionner avec une plus faible proportion d'air primaire et présentent une plus grand plage de réglage de l'allure de fonctionnement.
- En ce qui concerne le procédé, cet objectif est atteint en prévoyant directement tout autour d'un conduit central d'alimentation en combustible et/ou radialement à l'intérieur d'un conduit annulaire d'alimentation en combustible, une zone morte centrale, dans laquelle on envoie tout au plus une proportion réduite de l'air de combustion primaire.
- Ainsi, grâce à la présence d'une zone morte centrale, la combustion commence à une plus grande distance en avant du centre de la buse du brûleur en comparaison des procédés et des brûleurs connus.
- Ainsi, vue en coupe longitudinale, en partant du centre de l'extrémité avant de la buse, la flamme résultante comporte une zone centrale qui s'étend vers l'avant et radialement, dans laquelle il ne se produit pratiquement aucune combustion notable du combustible avec l'oxygène de l'air.
- Un tel noyau central de flamme est certes présent également en principe dans les brûleurs connus, cependant selon la présente invention, cette zone centrale morte est provoquée consciemment et agrandie et ceci plus particulièrement par le fait que l'on amène le moins d'air primaire possible dans cette zone.
- Toutefois, même si elle n'est pas prévue en premier lieu pour la combustion, une faible proportion d'air primaire peut être amenée dans cette zone centrale, et cette faible proportion d'air primaire sert cependant en premier lieu à stabiliser la flamme et à empêcher un retour en arrière des gaz de combustion, des cendres de charbon et du coke, qui conduiraient sans cela à l'encrassement de la partie centrale de la buse.
- Un petit courant d'air primaire dans cette zone centrale, qui se situe cependant au-dessous de 20% et, de préférence, au-dessous de 10% de l'air primaire total, évite un tel retour en arrière des produits de la combustion, sans pour autant fournir beaucoup d'oxygène qui diminuerait la zone centrale riche en combustible.
- De façon surprenante, il s'est avéré que, grâce à la présence d'une telle zone morte centrale agrandie, la plage de réglage du brûleur peut être considérablement augmentée et ceci jusqu'à moins de 10% de l'allure maximale, pour laquelle le brûleur est conçu.
- Dans la mesure où un tel brûleur doit fonctionner surtout avec des combustibles solides et pulvérulents, cela signifie qu'après un bref préchauffage avec de l'huile, il peut déjà fonctionner avec le combustible solide.
- En même temps, il s'est avéré que dans un tel procédé et dans un brûleur conçu pour ce procédé, la proportion d'air primaire qui doit être utilisée pour stabiliser la flamme, peut être réduite de 2 à 10% et, de préférence, au-dessous de 6% par rapport à la quantité globale d'air de combustion. Ceci facilite la fabrication des dispositifs d'alimentation en air primaire qui peuvent être conçus respectivement plus faibles.
- Un avantage particulier de la consommation réduite d'air primaire réside dans l'économie d'énergie qui s'y rattache pour une performance égale par ailleurs et également dans la réduction de la proportion d'oxydes d'azote dans les gaz de combustion.
- Conformément à l'invention, il est prévu que, séparément de l'introduction d'une faible proportion d'air primaire dans la zone centrale, au moins deux autres courants d'air primaire séparés sont amenés, l'un desquels est essentiellement axial et l'autre a une grande partie des composants d'écoulement en direction périphérique.
- En ce qui concerne le dispositif cité précédemment, l'objectif de l'invention est atteint en ce que les orifices d'arrivée de l'air tourbillonnant et de l'air axial sont situés à l'extérieur des orifices pour l'amenée du combustible et que la distance radiale minimale par rapport au centre de la buse du brûleur des orifices de sortie de l'air tourbillonnant et de l'air axial est au moins égale à deux fois le rayon d'un orifice central du stabilisateur de flamme.
- Le stabilisateur de flamme comporte une bride qui entoure une ouverture centrale, et qui est située au centre de la buse du brûleur et, de préférence à l'extrémité d'un porte-buse pour l'huile. Il contribue à former et à stabiliser la flamme. Le stabilisateur de flamme qui déborde en direction radiale par rapport au porte-buse central pour l'huile, procure ainsi une distance radiale suffisante des autres ouvertures annulaires pour l'air primaire et/ou d'autres combustibles qui se situent radialement à l'extérieur du stabilisateur de flamme.
- Les rayons de l'ouverture centrale du stabilisateur de flamme et de l'orifice annulaire pour le courant principal d'air primaire se situant le plus à l'intérieur sont choisis, de telle sorte que le courant d'air primaire intérieur se trouve à une distance du centre de la buse qui correspond à au moins le double de l'ouverture centrale du stabilisateur de flamme. Ainsi, l'ouverture centrale du stabilisateur de flamme correspond sensiblement à l'orifice de la buse du conduit de combustible central.
- De cette manière, on évite que le combustible sortant centralement ne vienne en contact trop tôt avec l'oxygène des courants principaux d'air primaire.
- En outre, dans la forme de réalisation préférentielle de l'invention, il est prévu de plus, un conduit annulaire pour un combustible solide et/ou gazeux, disposé radialement à l'intérieur du conduit d'air primaire et radialement à l'extérieur du stabilisateur de flamme.
- L'expression "conduit d'air primaire" se réfère en général à la majeure partie de l'air primaire qui est amené axialement ou sous forme tourbillonnante et ne doit pas englober la petite proportion d'air primaire (air central) qui est amenée dans la zone centrale de la flamme pour éviter le retour en arrière des produits de combustion.
- Pour l'amenée de cette dernière petite proportion d'air primaire, conformément à l'invention, des ouvertures sont prévues dans le stabilisateur de flamme, à l'extérieur de l'ouverture centrale.
- La circulation de cette petite partie d'air primaire a lieu dans un conduit annulaire compris entre le support central de la buse d'huile et la paroi interne suivante en direction radiale pour une autre arrivée de combustible ou pour un des courants principaux d'air primaire.
- En outre, il est avantageux que l'ouverture de sortie du courant d'air axial se trouve le plus à l'extérieur possible dans le sens radial et qu'elle présente, en outre, un bord externe qui déborde axialement.
- Cette couronne externe contribue à une meilleure constance de la direction axiale de l'air, de sorte que la combustion est améliorée et la flamme est stabilisée.
- Conformément à l'invention, les conduits annulaires d'amenée d'air primaire et/ou de combustible solide ou gazeux ont des parois coniques et ces parois ainsi que les tubes concentriques connectés à celles-ci sont déplaçables axialement l'un par rapport à l'autre, de sorte que l'on peut ainsi régler la section transversale libre du passage annulaire.
- Cependant, de façon préférentielle, les extrémités de chaque conduit sont cylindriques afin d'éviter un écoulement divergent parallèle à la direction des parois coniques.
- Conformément à l'invention, dans la partie conique du conduit annulaire par l'air axial, sont disposées des cloisons radiales destinées à l'orientation axiale et à la circulation de l'air primaire dans des canaux séparés, qui sont disposés sur un anneau et qui s'étendent essentiellement en direction axiale.
- Ces cloisons contribuent à une orientation axiale supplémentaire de l'air primaire correspondant et augmentent également la vitesse de sortie axiale, par le fait qu'elles réduisent la section libre du conduit annulaire et qu'elles le divisent en une pluralité de canaux individuels disposés tout autour d'un anneau. De plus, dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, quelques uns de ces canaux sont fermés au moins en partie ou sont réglables. A cet effet, les cloisons peuvent par exemple être réalisées suffisamment larges en direction périphérique pour qu'elles obturent un canal au moins en partie ou qu'elles correspondent à un canal fermé.
- Ainsi il est possible d'obtenir que la somme des sections libres des canaux est inférieure à la section transversale du conduit annulaire pour l'air primaire s'écoulant en direction axiale.
- Comme on l'a déjà expliqué, la vitesse d'écoulement axiale de l'air est ainsi augmentée, ce qui contribue encore à stabiliser la flamme.
- En outre, selon l'invention, il est prévu que le stabilisateur de flamme est décalé vers l'arrière en direction axiale par rapport aux ouvertures de sortie de la partie principale de l'air primaire et des combustibles solides ou gazeux. Ceci peut être réalisé par exemple en fixant le stabilisateur de flamme au tube enveloppe de la canne du brûleur, qui est déplaçable axialement, lequel tube est décalé axialement en conséquence.
- D'autres avantages, caractéristiques et possibilités d'utilisation de la présente invention découlent de la description suivante de modes de réalisations préférentiels en relation avec les dessins qui représentent :
- Figure 1 : une vue d'ensemble d'un brûleur avec une partie des installations d'alimentation.
- Figure 2a : une section longitudinale d'un premier mode de réalisation d'une buse de brûleur.
- Figure 2b : une vue de gauche partielle de la figure 2a.
- Figure 3 : une coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation d'une buse de brûleur avec possibilité d'amenée de combustibles solides pulvérisés.
- Figure 4 : une coupe longitudinale d'une buse de brûleur avec possibilité supplémentaire d'amenée d'un combustible gazeux.
- Figure 5 : une coupe longitudinale d'une buse de brûleur avec possibilité supplémentaire d'amenée d'un combustible solide et d'un combustible gazeux.
- La figure 1 représente une buse de brûleur 1 placée à l'extrémité d'un tube externe de brûleur 5˝, qui est en même temps la paroi externe d'un conduit 5'd'air primaire qui s'écoule en direction axiale.
- A l'autre extrémité du tube externe 5˝, différents dispositifs d'alimentation sont fixés ou connectés par des brides.
- L'arrivée de l'air axial a lieu par un tube 25, l'arrivée de l'air tourbillonnant a lieu par un tube 24, et ces deux parties d'air primaire sont réglables séparément par des vannes respectives 45 et 44 et sont connectées sur la même conduite principale d'air primaire. A l'extrémité arrière du brûleur représenté sur la figure 1, une conduite 22 dérive de cette conduite principale d'air primaire et cette dérivation aboutit dans un tube qui entoure concentriquement le tube enveloppe de la canne de brûleur 10′.
- Ainsi, une petite partie de l'air primaire venant de la dérivation 22 s'écoule à travers un conduit annulaire 11′ et sort à travers des ouvertures 13 (cf. Fig. 2b) dans la zone centrale de la flamme. Un combustible liquide, tel que de l'huile est amené centralement à la buse du brûleur par la conduite 21.
- Un tube 23, qui est destiné à l'amenée de combustibles solides pulvérisés, en général du charbon pulvérisé, est connecté sur le conduit annulaire15′ visible sur les figures 3 et 5.
- Les tubes concentriques 10˝, 11˝, 4˝, 5˝, 15˝ et 19˝, qui sont engagés l'un dans l'autre, ont des longueurs différentes. Les tubes placés plus à l'intérieur dépassent axialement vers l'arrière les tubes situés plus à l'extérieur, de sorte que, comme on le voit sur la figure 1, on peut mettre en place des dispositifs de réglage 33, 34, qui permettent un déplacement axial relatif des tubes l'un par rapport à l'autre. A cet effet, les tubes individuels sont reliés l'un à l'autre au moyen de soufflets déformables.
- Une unité de contrôle 30 sert à la surveillance et à la commande des courants d'air primaire.
- La figure 2a représente une coupe longitudinale et la figure 2b une vue partielle frontale d'une buse de brûleur qui est conçue pour fonctionner exclusivement avec un combustible, par exemple de l'huile, arrivant au centre.
- Le stabilisateur de flamme 3, qui est situé à l'extrémité du tube 10′, qui enveloppe la canne porte-buse du brûleur à huile et qui déborde nettement en direction radiale par rapport à l'ouverture de la buse garantit que l'ouverture 4 du conduit d'alimentation annulaire suivant 4′ débouche à une distance radiale importante de l'ouverture centrale 2 du stabilisateur de flamme.
- Dans l'exemple représenté, la distance radiale D de l'ouverture annulaire 4 par rapport à l'axe du brûleur est plus du triple du rayon d de l'ouverture 2. Les distances correspondantes sont indiquées sur la figure 4, dans laquelle le rapport D/d est encore plus grand.
- La zone située essentiellement en avant du stabilisateur de flamme constitue une zone morte centrale 20, qui se trouve à l'extérieur du courant de combustible central et nettement à l'intérieur de l'arrivée principale d'air primaire sortant des ouvertures annulaires 4 et 5.
- Cette zone morte peut s'étendre en direction axiale jusqu'à un multiple du diamètre du stabilisateur de flamme. Un mélange de l'air de combustion primaire et du combustible suffisant pour la formation d'une flamme se produit seulement à l'extérieur de cette zone morte centrale. Le stabilisateur de flamme 3 comporte un moyeu en forme de bride entourant un orifice central 2. Ce moyeu comporte des petites ouvertures 13. La face externe du moyeu, c est-à-dire la face avant, porte des ailettes 12 qui guident la faible proportion d'air primaire sortant des ouvertures 13.
- Le conduit d'alimentation externe 5′ comporte à son extrémité des parois coniques 6, qui divergent vers l'extérieur. Dans la zone de ces parois 6 se trouvent des cloisons juxtaposées 6′, qui ont une section longitudinale de forme triangulaire. Ces parois triangulaires sont juxtaposées le long d'un côté commun qui est parallèle à l'axe du brûleur et qui se trouve placé à la même distance radiale de cet axe que la paroi externe du conduit 5′.
- Ainsi, il est possible de déplacer axialement le tube 4˝ par rapport au tube 5˝ sans que la fonction des cloisons 6′ en soit influencée.
- On voit sur la figure 2b une vue de face des arètes frontales des cloisons 6′.
- Cependant, les cloisons 6′ peuvent également avoir en direction périphérique une largeur suffisante pour qu'elles correspondent aux parties situées entre les canaux 5 représentés sur la figure 2. Ces parties peuvent également être considérées comme des canaux fermés 5.
- Le conduit d'alimentation 4′ comporte en avant de l'extrémité conique, un dispositif 14 de tourbillonnement de l'air, c'est-à-dire de mise en rotation autour de l'axe du brûleur. Ce dispositif est constitué essentiellement d'ailettes de guidage de l'air qui sont orientées obliquement par rapport à l'axe du brûleur.
- Grâce à un déplacement axial du tube 11′ par rapport au tube 4′, on peut faire varier la distance entre les parois coniques 7 du conduit 4′, de sorte que l'on peut ainsi modifier la section transversale du conduit 4′. La partie terminale du conduit 4′ dans la zone de l'ouverture 4 est cependant à nouveau cylindrique afin d'éviter un écoulement divergent de l'air tourbillonnant sortant de cette ouverture.
- De même, le bord 8, qui déborde vers l'avant en direction axiale, procure une direction de sortie axiale du courant d'air axial.
- En liaison avec la direction de sortie et l'accélération de l'air axial dans le conduit 5, ceci garantit un écoulement d'air axial stable, uniforme et à grande portée.
- La figure 3 représente un mode de réalisation de la buse de brûleur qui se différencie du mode de réalisation représenté sur la figure 2 essentiellement par la présence d'un conduit supplémentaire 15′, pour des combustibles solides pulvérulents, qui est situé entre le stabilisateur de flamme 3 et le conduit 4′ d'air primaire tourbillonnant.
- Il s'agit en général de charbon pulvérisé qui est transporté dans le brûleur par un gaz porteur, par exemple de l'air. En raison des propriétés abrasives d'un tel combustible solide, la zone terminale du conduit 15′ est seulement faiblement conique afin de permettre un passage aussi facile que possible du combustible.
- La figure 4 représente un mode de réalisation comportant, à la place du conduit 15′ pour un combustible solide, un autre conduit 19′ pour un combustible gazeux, dont la section terminale peut être de forme conique, comme pour le conduit 4′, et qui peut comporter également un dispositif pour faire tourbillonner le gaz sortant de ce conduit. Dans ce cas également, la section terminale du conduit 19′ a une forme cylindrique dans la zone de l'ouverture 19, afin d'éviter une divergence du combustible gazeux qui en sort.
- La figure 5 représente un mode de réalisation qui comporte à la fois un conduit 15′ d'alimentation pour des combustibles solides et un conduit 19′ pour des combustibles gazeux.
- Des conduits 4′ et 5′ pour la proportion principale d'air primaire sous forme d'air tourbillonnant et d'air ayant une direction axiale sont disposés à l'extérieur de ces deux conduits de combustible en direction radiale. Le bord interne de l'ouverture 15, par laquelle une partie importante de l'air de combustion primaire peut pénétrer dans le brûleur sous forme de gaz de transport du combustible solide se trouve à une distance D′ de l'axe du brûleur, qui est plus du double du rayon d de l'ouverture 2 du stabilisateur de flamme, de sorte que, dans tous les cas, on garantit au centre de la flamme l'existence d'une zone morte suffisamment grande, qui procure les propriétés avantageuses de la présente invention.
- Par cette invention, on a créé un brûleur et un procédé d'exploitation d'un brûleur destiné à équiper un four tubulaire tournant, lesquels permettent une proportion réduite d'air primaire et une plus grand plage de réglage du brûleur, ce qui conduit à une moindre consommation d'énergie et à une diminution de la formation d'oxydes d'azote nuisibles à l'environnement.
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