EP1427978B1 - Procede pour ameliorer le profil de temperature d'un four - Google Patents

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EP1427978B1
EP1427978B1 EP02772511A EP02772511A EP1427978B1 EP 1427978 B1 EP1427978 B1 EP 1427978B1 EP 02772511 A EP02772511 A EP 02772511A EP 02772511 A EP02772511 A EP 02772511A EP 1427978 B1 EP1427978 B1 EP 1427978B1
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EP
European Patent Office
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zone
heating means
furnace
temperature
burners
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP02772511A
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German (de)
English (en)
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EP1427978A1 (fr
Inventor
Gérard Le Gouefflec
Olivier Delabroy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/3005—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types arrangements for circulating gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/40—Arrangements of controlling or monitoring 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
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/004—Systems for reclaiming waste heat

Definitions

  • the present invention relates to a method for improving the profile temperature of an oven and in particular the temperature profile of a furnace of heating or annealing of products, especially products such as slabs or billets or flat products.
  • Reheating and / or temperature keeping ovens are generally used in the iron and steel industry, especially in the continuous casting, in which the liquid metal is cast to form intermediate products which, before their passage in the rolling mill at the end of continuous casting chain, pass through at least one so-called reheating furnace, wherein the intermediate product is brought or maintained at a temperature adequate, as uniform as possible, in order to be rolled into the best conditions.
  • a reheat furnace of this type and its method of use is described, for example, in EP-A-0 370 916.
  • the dead zone of an oven is not regulated because heat exchanges are totally dependent on the parameters of operation of the heating zone and possibly the recuperator.
  • the thermal profiles in the said zone are not optimized because they depend on material flow conditions (fumes and products metallurgical) in the furnace and their temperature conditions.
  • the only constraint that is usually imposed by the user of the furnace is the "exhaustion" of the fumes (optimal heat exchange between and products or the oven) in this zone in order to respect the limitation the flue gas outlet temperature of this zone so as not to damage the flue gas recovery system and limit losses thermal fumes if they are not recovered.
  • this area is sized to ensure sufficient cooling of fumes from the heated.
  • Figure 1 allows to better explain the operation of an oven known type of heating and the problems to be solved to improve its operation.
  • the reheat furnace 1 is shown schematically with advancing metallurgical products (thanks to a system of spars 14 and drive means not shown on the Figure 1) from right to left, the direction of advancement of these products being represented by the arrows 7.
  • the oven 1 here comprises a heating zone 2 in which the temperature varies between 1200 ° C and 1400 ° C, this zone 2 being equipped with burners and having one or more control zones. The burners do not are not represented in this figure. Only the hot air circuit is summarily represented (13).
  • the oven also has a dead zone 3, which is usually the preferred pathway for smokes, in which the temperature of the fumes is generally of the order of 900 ° C to 1100 ° C, which is sufficient to preheat and heat exchange effective way with steel products and finally a sub-heated area 4 which is part of Dead Zone 3, which is generally located near of entry of iron and steel products and generally above these (especially if the flue gas recovery pipe 8 is located under the entry level of steel products) and whose temperature varies between 600 ° C and 900 ° C: this temperature is generally too low for effectively preheat steel products.
  • the fumes are used to preheat the air (oxidizer) from oxidizer generator 11 via line 10, in the recuperator 9 where the oxidizer exits preheated in the pipe 12 which feeds the burners '13 in combustion (the fuel lines of the burners are not shown in Figure 1).
  • the dead zone 3 is little heated throughout the duration of production and there is in fact the possibility to have, at least during part of the production time, a higher temperature in this area in order to have a better preheating of iron and steel products.
  • this temperature increase in the dead zone should not result in a corresponding increase in the temperature of the fumes at the exit of the oven. Indeed, if one is able to increase the temperature of the dead zone (and therefore fumes) of about 200 ° C, by example, the problem is that we do not want these fumes come out of the oven at a temperature that is 200 ° C higher than their usual outlet temperature. Indeed, if there is no recuperator oven outlet, the flue gas temperature being higher than 200 ° C, it is all the corresponding thermal energy that is lost and the thermal balance (therefore financial) oven becomes unacceptable.
  • recuperator (as depicted in Figure 1), the latter usually working at a temperature close to its maximum temperature (in other words, the temperature of the fumes entering the recuperator is close to the maximum temperature that can support the recuperator without suffering damage), it is not possible to feed it with fumes temperature would have been increased by 200 ° C. Therefore, the man of profession is confronted with the problem of the substantial increase in temperature of the dead zone of the furnace, and in particular its temperature of vault without a corresponding substantial increase in flue gas temperature out of the oven.
  • the invention makes it possible to solve the technical problem thus posed.
  • the invention relates to a method as defined in claim 1, and plans to use heating means in the dead zone (3) of the furnace (or having an action on the dead zone of the oven), without substantial smoke generation to avoid any substantial transfer of energy, and in particular the energy generated by these complementary heating means, through fumes (including additional fumes).
  • Substantial creation of additional fumes means, according to the invention, the creation of at least 10% by volume of fumes additional, in relation to the volume of fumes created in the furnace the absence of complementary heating means.
  • the heating means will be dimensioned so as not to create more than 10% flight. Additional fumes, and preferably not more than 5% vol. of fumes additional, compared to the volume of fumes created by the other burners of the oven, in the absence of these additional heating means (the others furnace burners operating identically in both cases for the purposes comparison of smoke volumes).
  • the energy produced by these means may represent up to 20% of the total energy supplied (or up to 25% of the installed initial power).
  • the additional heating means will preferably be burners whose oxidant of at least one of these burners is enriched with oxygen (more than 21% O 2 in oxygen), preferably burners with an oxidant greater than 88% vol. of oxygen (for example, oxygen supplied by an adsorption air separation apparatus of the "VSA" type, well known to those skilled in the art) and more preferably oxygen industrially more than 95% pure oxygen by volume, the balance being preferably essentially argon and nitrogen.
  • the oxidant may comprise from 1% to 10% by volume of argon and / or from 0.1% to 10% by volume of nitrogen. Of course, an oxidizer containing 100% oxygen is perfectly suitable.
  • heating means than oxygen burners can suitable, especially those that do not generate any additional smoke such as radiant panels (electric heating resistors), radiant burners or even regenerative type burners that do not generate practically very little additional smoke in the normal circuit of as they are intended to draw in the outside air, preheat it with heat exchange with a volume of equivalent fumes also sucked into the oven, reject the smoke out of the oven in a specific flue gas circuit after thermal 'exhaustion' of these and use of the air as well preheated as (at least part of) the oxidizer in the burner.
  • radiant panels electric heating resistors
  • radiant burners or even regenerative type burners that do not generate practically very little additional smoke in the normal circuit of as they are intended to draw in the outside air, preheat it with heat exchange with a volume of equivalent fumes also sucked into the oven, reject the smoke out of the oven in a specific flue gas circuit after thermal 'exhaustion' of these and use of the air as well preheated as (at least part of) the
  • Complementary heating means will generally be arranged in the dead zone, opposite the flue gas duct to the recuperator, (when there is such a recuperator).
  • the evacuation of the fumes are often at the bottom of the oven, the heating means complementary will therefore preferably be placed in the upper part (towards the vault) of the oven. The opposite situation, however, remains possible.
  • the present invention consists of the implementation of a complementary heating means that increases the heat transfer to the product in the dead zone without generating significant energy transfer to the exhaust fumes in the oven.
  • this additional heating means makes it possible in particular to bring all or part of the dead zone to its maximum admissible temperature T max vault, this temperature generally depending on the geometry and constituent elements of the furnace, the choice of additional heating means and the speed, in particular, flue circulation being such that the temperature of said flue gas does not exceed the maximum permissible temperature T max Smokes.
  • the maximum temperature limit at the recuperator is generally of the order of 900 ° C. According to another aspect of the invention, it is therefore necessary to control the temperature of the fumes at the oven outlet of to keep it below the limit value (eg 900 ° C in the example above), for example by regulating the heating means complementary thanks to the measurement of the flue gas temperature oven.
  • the total power delivered in the furnace is greater than from 5 to 20% of the initial power.
  • the temperature profile at the oven inlet is higher (900 ° C to 1200 ° C), especially in very small areas previously valued (600 ° C-900 ° C).
  • the increase in production generated is between 5% and 25%, depending on the powers installed. The loss of energy under these conditions remains below 5%.
  • Oxyfuel burners have been installed in the dead zone of an oven whose power represents about 10% of the power existing air fuel on the furnace.
  • the temperature in the dead zone of the oven under test was typically about 650 ° C and the temperature at the head of the recuperator was about 820 ° C (below 850 ° C).
  • the oxygen supplied for the oxidant comprises more than 88% O 2 , preferably more than 95% vol O 2 , the balance being nitrogen and argon
  • a control temperature raised to 900 ° C in the dead zone there is no significant increase in temperature at the head of the recuperator. Reshaping of the vault temperature results in a 5% increase in production, for a 5% increase in power.
  • FIG. 2 the same elements as those of FIG. the same references.
  • Reference 21 represents another possible implantation of burners (additional) oxy-fuel in the oven vault for the additional heating of the dead zone 3. Additional burners may also be located in zone 4 (part of zone 3) heated oven, for example at the location of the mark 22 in Figure 2.
  • the FIG. 2a which is an enlargement of part of the dead zone 3 of the oven, shows the possible implantation of these different burners 20 and / or 21 and / or 22 and their respective flames 23, 24 on the one hand for the burners 21 and 25 on the other Part of the burner 22. As explained above, one can only choose one single flame 23 or 24, or possibly both (one against the current of smoked, the other in the direction of fumes).
  • the method according to the invention also provides flexibility to means of production of a user of ovens, because the additional means or can be stopped or boosted (stop or walk) according to the needs of production / productivity of the oven.
  • the oven will operate, according to the invention, with a temperature in the so-called recovery zone and / or exhaustion of the fumes which can very clearly be greater than the limit temperature of the recuperator.

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Description

La présente invention concerne un procédé pour améliorer le profil de température d'un four et notamment le profil de température d'un four de réchauffage ou de recuit de produits, plus particulièrement de produits sidérurgiques tels que des brames ou des billettes ou des produits plats.
Les fours de réchauffage et/ou de maintien en température sont généralement utilisés dans l'industrie sidérurgique, notamment dans le cycle de coulée continue, dans lequel le métal liquide est coulé pour former des produits intermédiaires qui, avant leur passage dans le laminoir en fin de chaíne de coulée continue, passent dans au moins un four dit de réchauffage, dans lequel le produit intermédiaire est amené ou maintenu à une température adéquate, la plus uniforme possible, afin d'être ensuite laminé dans les meilleures conditions.
Un four de réchauffage de ce type et son procédé d'utilisation est décrit, par exemple, dans EP-A-0 370 916.
Dans un four de réchauffage, il existe généralement au moins une zone équipée de moyens de chauffage, par exemple des brûleurs, afin d'apporter l'énergie nécessaire au réchauffage ou au maintien en température des produits métallurgiques. On distingue souvent trois zones principales dans un four, notamment de réchauffage, caractérisées par des modes de transfert thermique différents :
  • La zone de chauffe ou de plein feu proprement dite où se développe la combustion (brûleurs, plasmas, chauffage auxiliaires, etc.) où la température d'ambiance ou du produit est contrôlée et éventuellement régulée. Cette zone se caractérise par le fait que la chaleur est produite « in-situ », cette chaleur produite étant un moyen direct du contrôle et/ou de la régulation de la température dans cette zone.
  • La zone d'épuisement des fumées aussi appelée zone morte, où les fumées ou l'atmosphère provenant de la zone de chauffe perdent au profit du produit sidérurgique entrant dans le four une partie de leur énergie. Cette zone contribue à l'optimisation du rendement thermique du procédé.
  • La zone dite de récupération comportant un système de récupération qui permet de transférer une partie de l'énergie encore présente dans les fumées ou dans l'atmosphère qui sort du four, au comburant nécessaire à la combustion (préchauffage du comburant). Par recyclage, cette énergie est réintroduite dans le four, ce qui optimise plus encore le bilan énergétique global.
Les systèmes actuels de régulation permettent, sauf limitations extérieures, de faire travailler la zone de chauffe et le récupérateur à leur fonctionnement nominal par simple action sur des paramètres directs de régulation de ces zones (Puissance des brûleurs, énergies auxiliaires, échange thermique dans le récupérateur, etc...).
Par contre, la zone morte d'un four n'est pas régulée car les échanges thermiques sont totalement dépendants des paramètres de fonctionnement de la zone de chauffe et éventuellement du récupérateur. En particulier, les profils thermiques dans ladite zone ne sont pas optimisés car ils dépendent des conditions de flux de matière (fumées et produits métallurgiques) dans le four et de leurs conditions de température.
La seule contrainte qui est généralement imposée par l'utilisateur du four est « l'épuisement » des fumées (échange thermique optimal entre les fumées et les produits ou le four) dans cette zone afin de respecter la limitation de la température de sortie des fumées de cette zone afin de ne pas endommager le système de récupération des fumées et de limiter les pertes thermiques par les fumées si celles-ci ne sont pas récupérées.
Lors de la construction du four, cette zone est donc dimensionnée pour assurer un refroidissement suffisant des fumées provenant de la zone de chauffe.
La figure 1 permet de mieux expliquer le fonctionnement d'un four de réchauffage de type connu et les problèmes à résoudre pour améliorer son fonctionnement.
Sur la figure 1, le four de réchauffage 1 est représenté schématiquement avec les produits métallurgiques 5 avançant (grâce à un système de longerons 14 et des moyens d'entraínement non représentés sur la figure 1) de la droite vers la gauche, le sens d'avancement de ces produits étant représenté par les flèches 7.
Le four 1 comporte ici une zone de chauffe 2 dans laquelle la température varie entre 1200°C et 1400°C, cette zone 2 étant équipée de brûleurs et comportant une ou plusieurs zones de régulation. Les brûleurs ne sont pas représentés sur cette figure. Seul le circuit d'air chaud est sommairement représenté (13). Le four comporte également une zone morte 3, qui est généralement le chemin de passage préférentiel des fumées, dans laquelle la température des fumées est généralement de l'ordre de 900°C à 1100°C, ce qui est suffisant pour préchauffer et échanger thermiquement de façon efficace avec les produits sidérurgiques et enfin une zone sous-chauffée 4 qui fait partie de la zone morte 3, située généralement à proximité de l'entrée des produits sidérurgiques et généralement au-dessus de ceux-ci (en particulier si la canalisation de récupération des fumées 8 est située sous le niveau d'entrée des produits sidérurgiques) et dont la température varie entre 600°C et 900°C : cette température est généralement trop basse pour préchauffer efficacement les produits sidérurgiques.
Les fumées servent à préchauffer l'air (comburant) issu du générateur de comburant 11 via la canalisation 10, dans le récupérateur 9 d'où le comburant sort préchauffé dans la canalisation 12 qui alimente les brûleurs ' 13 en comburant (les canalisations de combustible des brûleurs ne sont pas représentées sur la figure 1).
Dans un tel mode de fonctionnement, la zone morte 3 est peu chauffée pendant toute la durée de la production et il existe en fait la possibilité pour avoir, au moins pendant une partie du temps de production, une température plus élevée dans cette zone afin d'avoir un meilleur préchauffage des produits sidérurgiques.
Cependant, cette augmentation de température dans la zone morte ne doit pas se traduire par une augmentation corrélative de la température des fumées à la sortie du four. En effet, si l'on est capable d'augmenter la température de la zone morte (et donc des fumées) d'environ 200°C, par exemple, le problème qui se pose est que l'on ne veut pas que ces fumées sortent du four à une température qui soit supérieure de 200°C à leur température de sortie habituelle. En effet, s'il n'existe pas de récupérateur en sortie de four, la température des fumées étant plus élevée de 200°C, c'est toute l'énergie thermique correspondante qui est perdue et le bilan thermique (donc financier) du four devient inacceptable. De même, s'il existe un récupérateur (comme décrit sur la figure 1), celui-ci travaillant habituellement à une température proche de sa température maximale (autrement dit, la température des fumées entrant dans le récupérateur est proche de la température maximale que peut supporter le récupérateur sans subir de dommages), il n'est pas possible de l'alimenter avec des fumées dont la température aurait été augmentée de 200°C. Par conséquent, l'homme de métier est confronté au problème de l'augmentation substantielle de la température de la zone morte du four, et notamment sa température de voûte sans augmentation substantielle corrélative de la température des fumées à la sortie du four.
L'invention permet de résoudre le problème technique ainsi posé. Dans ce but l'invention concerne un procédé, tel que défini dans la revendication 1, et prévoit d'utiliser des moyens de chauffe complémentaires, placés dans la zone morte (3) du four (ou ayant une action thermique sur la zone morte du four), sans création substantielle de fumées additionnelles, de manière à éviter ainsi tout transfert substantiel d'énergie, et notamment l'énergie engendrée par ces moyens de chauffe complémentaires, par l'intermédiaire des fumées (et notamment des fumées additionnelles).
Par création substantielle de fumées additionnelles, on entend, selon l'invention, la création d'au moins 10% en volume de fumées additionnelles, par rapport au volume des fumées créées dans le four en l'absence des moyens de chauffe complémentaires.
Par conséquent, selon l'invention, les moyens de chauffe complémentaires seront dimensionnés de manière à ne pas créer plus de 10% vol. des fumées additionnelles, et de préférence pas plus de 5% vol. de fumées additionnelles, par rapport au volume de fumées crées par les autres brûleurs du four, en l'absence de ces moyens de chauffe complémentaires (les autres brûleurs du four fonctionnant de manière identique dans les deux cas, aux fins de comparaison de volumes de fumées). L'énergie produite par ces moyens complémentaires pourra représenter jusqu'à 20 % de l'énergie totale fournie (ou encore jusqu'à 25 % de la puissance initiale installée).
Les moyens de chauffe complémentaires, selon l'invention, seront de préférence des brûleurs dont le comburant de l'un au moins de ces brûleurs est enrichi à l'oxygène (plus de 21% O2 dans l'oxygène), de préférence des brûleurs dont le comburant comporte plus de 88% vol. d'oxygène (par exemple, de l'oxygène fourni par un appareil de séparation des gaz de l'air par adsorption de type « VSA », bien connu de l'homme de l'art) et plus préférentiellement de l'oxygène industriellement pur à plus de 95% d'oxygène en volume, le complément étant de préférence, essentiellement de l'argon et de l'azote. Le comburant pourra comporter de 1 % à 10 % en volume d'argon et/ou de 0,1 % à 10 % en volume d'azote. Bien entendu, un comburant contenant 100% d'oxygène convient parfaitement.
D'autres moyens de chauffe que les brûleurs à oxygène peuvent convenir, notamment ceux qui n'engendrent aucune fumée supplémentaire comme les panneaux radiants (résistances électriques chauffantes), les brûleurs radiants ou encore les brûleurs de type régénératifs qui ne génèrent pratiquement que très peu de fumées additionnelles dans le circuit normal des fumées car ils sont prévus pour aspirer l'air extérieur, le préchauffer par échange thermique avec un volume de fumées équivalent lui aussi aspiré dans le four, rejeter les fumées hors du four dans un circuit de fumées spécifique après « épuisement » thermique de celles-ci et utilisation de l'air ainsi préchauffé comme (au moins une partie du) comburant dans le brûleur.
Les moyens de chauffe complémentaires seront généralement disposés dans la zone morte, à l'opposé du conduit d'évacuation des fumées vers le récupérateur, (lorsqu'il existe un tel récupérateur). L'évacuation des fumées étant souvent en partie basse du four, les moyens de chauffe complémentaires seront donc de préférence placés dans la partie haute (vers la voûte) du four. La situation inverse reste cependant possible.
Diverses dispositions de ces moyens de chauffe additionnels sont possibles. Par exemple, un ou plusieurs brûleurs (ou équivalent) dans la paroi 20 (fig. 2) du four, juste au-dessus de la zone d'entrée des produits dans le four ou bien un ou plusieurs brûleurs dans un bloc (ou une niche) de traverse 21 (fig. 2) placé dans la voûte ou encore sur la paroi frontale au chargement 22, de préférence à la limite « aval » de la zone morte (dans le sens de défilement du produit) avec des flammes orientées soit vers l'entrée du produit dans le four (dans le sens des fumées), soit vers la sortie des produits du four (à contre courant des fumées) ou une combinaison des deux ou bien un ou plusieurs brûleurs dans au moins une des parois latérales du four, au niveau des produits, dans la zone morte ou bien une combinaison de ces différentes options.
Pour l'installation des moyens de chauffe complémentaires selon l'invention dans un four, on peut distinguer généralement trois situations différentes, notamment dans le cas des fours de réchauffage :
  • La première, dans laquelle la puissance délivrée par les brûleurs dans la zone de chauffe est importante et l'on atteint la limite maximale de température de voûte du four, tandis que les fumées sont évacuées du four après passage dans la zone morte à une température qui est assez éloignée de la température maximale d'entrée des fumées dans le récupérateur. Dans ce type de configuration, il n'est pas possible de chauffer plus, en amont, (dans la zone de chauffe) avec les brûleurs existants, même si les températures des parois et de la voûte en zone morte sont trop faibles pour assurer un bon préchauffage des produits sidérurgiques.
  • La seconde, dans laquelle, contrairement à la précédente, la température des fumées en sortie de zone morte est maximale, tandis que la température de la voûte dans la zone de chauffe est nettement inférieure à la température maximale que peut supporter cette voûte. Dans cette configuration, on ne peut augmenter la puissance en zone de chauffe, sous peine d'endommager la voûte dans la zone morte et/ou le récupérateur.
    • Enfin la troisième, dans laquelle ni la température en zone de chauffe, ni la température des fumées en zone morte, n'atteignent leurs valeurs maximums, ce qui se traduit par des températures de voûte inférieures aux maxima à la fois dans la zone de chauffe et dans la zone morte.
    La présente invention consiste en la mise en oeuvre d'un moyen de chauffe complémentaire qui permet d'augmenter les transferts thermiques au produit dans la zone morte sans engendrer de transfert d'énergie important vers l'évacuation des fumées au four. Dans ce but, ce moyen de chauffage additionnel permet notamment de porter tout ou partie de la zone morte à sa température maximale admissible Tmax Voûte, cette température dépendant généralement de la géométrie et des éléments constitutifs du four, le choix des moyens additionnels de chauffage et de la vitesse, notamment, de circulation des fumées étant tel que la température desdites fumées ne dépasse pas la température maximale admissible Tmax Fumées.
    Ce reprofilage de température apportera le transfert thermique maximal possible dans cette portion du four.
    Dans les espaces où la température est nettement inférieure aux limitations réelles de l'installation ou aux limites des pertes thermiques acceptables, les transferts thermiques aux produits sont très largement inférieurs au potentiel (quasi-absence de transferts radiatifs et faibles transferts convectifs).
    La limite maximale de température au niveau du récupérateur est généralement de l'ordre de 900°C. Selon un autre aspect de l'invention, il est donc nécessaire de contrôler la température des fumées en sortie de four de manière à maintenir celle-ci en dessous de la valeur limite (par exemple 900°C dans l'exemple ci-dessus), par exemple en régulant le moyen de chauffe complémentaire grâce à la mesure de la température des fumées en sortie de four.
    En pratique, on a constaté par la mise en oeuvre de l'invention décrite ci-dessus que la puissance totale délivrée dans le four est supérieure de 5 à 20% de la puissance initiale. Le profil de température en entrée de four est plus élevé (900°C à 1200°C), notamment dans des zones très peu valorisées auparavant (600°C-900°C). L'augmentation de production engendrée se situe entre 5% et 25%, suivant les puissances installées. La perte d'énergie dans ces conditions reste inférieure à 5 %.
    En plus de l'augmentation de production et/ou de productivité engendrée par l'invention, célle-ci permet également des gains opératoires multiples et notamment :
    • amélioration de l'uniformité en température du produit,
    • amélioration de la qualité de surface du produit,
    • réduction des déformations de produits.
    L'invention sera mieux comprise à l'aide de l'exemple de réalisation suivant, mis en oeuvre sur un four de réchauffage, conjointement avec la fig.2 qui représente une mise en oeuvre de l'invention.
    On a installé des brûleurs oxycombustibles dans la zone morte d'un four dont la puissance représente environ 10% de la puissance aérocombustible existant sur le four.
    En l'absence de ces brûleurs oxycombustibles, la température dans la zone morte du four testé était typiquement d'environ 650°C et la température en tête de récupérateur était d'environ 820°C (inférieure à 850°C).
    Après installation de brûleurs oxycombustibles utilisant de l'oxygène du type « VSA » (l'oxygène fourni pour le comburant comporte plus de 88 % O2, de préférence plus de 95 % vol. O2, le complément étant de l'azote et de l'argon) et une température de régulation portée à 900°C dans la zone morte, il n'y a pas d'augmentation notable de la température en tête de récupérateur. Le reprofilage de la température de voûte engendre une augmentation de production de 5%, pour une augmentation de la puissance de 5%.
    La même configuration aérocombustible engendrerait une augmentation de la température des fumées de 20°C, ce qui ne serait pas compatible avec un fonctionnement du récupérateur en toute sécurité (la température maximale étant atteinte).
    Selon l'invention, quand la régulation de température à une valeur de consigne a été portée à 1100°c dans la même zone (3) dite « morte » avant ajout des moyens d'oxycombustion), on a noté une augmentation de production qui atteint 10% et une augmentation de température au niveau du récupérateur qui reste limitée à moins de 20°C. Ce fonctionnement optimisé permet d'obtenir le meilleur profil de température de voûte du four sans engendrer de perte thermique inutile et sans risque notamment pour le récupérateur.
    Par comparaison, un fonctionnement similaire mais avec des brûleurs aéro-combustible rajoutés dans la zone « morte » engendre des pertes supplémentaires dues à cette zone morte ainsi chauffée, quatre fois supérieures (approximativement le ratio des fumées aérocombustibles / fumées oxycombustibles), la température en tête de récupérateur augmentant de 100°C, fonctionnement non autorisé par sécurité pour le récupérateur.
    Sur la figure 2, les mêmes éléments que ceux de la figure 1 portent les mêmes références. On a schématisé au-dessus de la zone morte 4 les canalisations 16, 17 d'arrivée d'oxygène issu du générateur d'oxygène 18, alimentant trois brûleurs oxycombustibles (20) placés dans une paroi latérale du four 1 (on retrouve les mêmes brûleurs dans la paroi opposée à celle-ci).
    Le repère 21 représente une autre implantation possible des brûleurs (supplémentaires) oxycombustibles dans la voûte du four pour le chauffage complémentaire de la zone morte 3. Les brûleurs supplémentaires peuvent également être implantés dans la zone 4 (partie de la zone 3) peu chauffée du four, par exemple à l'emplacement du repère 22 sur la figure 2. La figure 2a qui est un agrandissement d'une partie de la zone morte 3 du four, montre l'implantation possible de ces différents brûleurs 20 et/ou 21 et/ou 22 et leurs flammes respectives 23, 24 d'une part pour les brûleurs 21 et 25 d'autre part pour le brûleur 22. Comme expliqué ci-avant, on peut ne choisir qu'une seule flamme 23 ou 24,ou éventuellement les deux (une à contre-courant des fumées, l'autre dans le sens des fumées).
    Le procédé selon l'invention apporte aussi une flexibilité aux moyens de production d'un utilisateur de fours, car les moyens additionnels ou complémentaires peuvent être arrêtés ou mis en puissance (arrêt ou marche) selon les besoins de production/productivité du four.
    Il s'ensuit que le four fonctionnera, selon l'invention, avec une température dans la zone dite de récupération et/ou épuisement des fumées qui peut très nettement être supérieure à la température limite du récupérateur.

    Claims (5)

    1. Procédé pour augmenter de façon permanente ou temporaire la productivité et/ou la qualité du produit réchauffé en améliorant le profil de température d'un four de réchauffage de produits, ledit four comportant au moins une première zone dite zone morte, dans laquelle les produits introduits dans le four sont réchauffés au contact des fumées issues d'une deuxième zone, située en aval de la première dans le sens de défilement des produits dans le four, cette deuxième zone comportant des moyens de chauffage principaux, engendrant une puissance initiale installée, généralement du type brûleurs air-combustible, la première zone comportant un récupérateur de fumées, caractérisé en ce que des moyens de chauffe complémentaires, dimensionnés de manière à fournir au moins 10 % de la puissance initiale installée et jusqu'à 25 % de celle-ci sont installés dans la zone morte du four, lesdits moyens de chauffe complémentaires créant au plus 10% en volume de fumées additionnelles par rapport au volume de fumées créées dans la zone de chauffe par les moyens de chauffage principaux en l'absence de moyens de chauffe complémentaires dans la zone morte et en ce que les moyens de chauffe complémentaires sont classés parmi les brûleurs oxycombustible, les résistances électriques chauffantes, les brûleurs de type régénératif, provoquant une augmentation de température au niveau du récupérateur qui reste limitée à moins de 20°C.
    2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au plus 5% en volume de fumées additionnelles sont créées par les moyens de chauffe complémentaire.
    3. Procédés selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de chauffe complémentaires sont des brûleurs dont le comburant comporte plus de 88% volume d'oxygène.
    4. Procédé selon l'une revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le comburant comporte de 1 % à 10% en volume d'argon.
    5. Procédé selon l'un des revendications 1 à 4 , caractérisé en ce que le comburant comporte de 0,1 % à 10% en volume d'azote.
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