EP2318761A1 - Device for controlling regenerative burners - Google Patents

Device for controlling regenerative burners

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Publication number
EP2318761A1
EP2318761A1 EP09797609A EP09797609A EP2318761A1 EP 2318761 A1 EP2318761 A1 EP 2318761A1 EP 09797609 A EP09797609 A EP 09797609A EP 09797609 A EP09797609 A EP 09797609A EP 2318761 A1 EP2318761 A1 EP 2318761A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
injector
air
fumes
burners
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09797609A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Patrice Sedmak
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.)
Fives Stein SA
Original Assignee
Fives Stein SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fives Stein SA filed Critical Fives Stein SA
Publication of EP2318761A1 publication Critical patent/EP2318761A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C9/00Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C3/00Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
    • F23C3/002Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber the chamber having an elongated tubular form, e.g. for a radiant tube
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/66Preheating the combustion air or gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L13/00Construction of valves or dampers for controlling air supply or draught
    • F23L13/02Construction of valves or dampers for controlling air supply or draught pivoted about a single axis but having not other movement
    • F23L13/04Construction of valves or dampers for controlling air supply or draught pivoted about a single axis but having not other movement with axis perpendicular to face
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L15/00Heating of air supplied for combustion
    • F23L15/02Arrangements of regenerators
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    • F23LSUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L17/00Inducing draught; Tops for chimneys or ventilating shafts; Terminals for flues
    • F23L17/16Induction apparatus, e.g. steam jet, acting on combustion products beyond the fire
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D17/00Regenerative heat-exchange apparatus in which a stationary intermediate heat-transfer medium or body is contacted successively by each heat-exchange medium, e.g. using granular particles
    • F28D17/04Distributing arrangements for the heat-exchange media
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/09002Specific devices inducing or forcing flue gas recirculation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery

Definitions

  • the invention relates to a device for controlling regenerative burners, which are used as heating equipment, for example for reheating furnaces, in particular reheating furnaces for steel products, in particular slabs, blooms and blanks. or biliettes, for carrying the product to be heated to the desired temperature for rolling, and the radiant tubes for continuous treatment lines of steel strips, for example annealing lines and galvanizing lines.
  • Regenerative burners are systems with high combustion efficiency because of the high temperature preheating of one of the two fluids involved in the combustion, generally air, through the regenerative matrices of the burners. Their operation in pairs alternately as a burner and chimney imposes a particular winnowing system.
  • FR 2 905 753 relates to a heating furnace equipped with such burners.
  • Fig.1 shows in schematic vertical section a pair of regenerative burners B1, B2 mounted vis-à-vis opposite longitudinal walls of a furnace.
  • Each burner comprises a fuel injection tube 1.1, 1.2 and a regenerative matrix 2.1, 2.2 formed by a compact mass of heat storage materials.
  • a solenoid valve 5.1, 5.2 is provided respectively on the air pipes 3.1, 3.2 fed by a common inlet pipe 6.
  • a solenoid valve 7.1, 7.2 is provided respectively on the outlet pipes 4.1, 4.2 which join a common flue gas duct. 8, connected to a fireplace.
  • the supply of fuel is ensured, from a common pipe 9, by means of connections with respective solenoid valves 10.1, 10.2 for the tubes 1.1 and 1.2.
  • the valves 10.2 for the arrival of fuel, 5.2 for the air inlet and 7.1 for the flue gas discharge are open.
  • the other valves are closed.
  • the burner B1 is stopped and acts as a chimney and the combustion gases pass through the die 2.1 to escape through the pipe 4.1, the valve 7.1 and the pipe 8.
  • the burner B1 heats up the burner B2 is stopped and acts as a chimney.
  • the position of the solenoid valves is reversed and the combustion air passes through the regenerative matrix 2.1, where it heats up, before being mixed with the fuel to be burned.
  • a single air solenoid valve is useful on a conventional burner, it will require four solenoid valves 5.1, 5.2, 7.1, 7.2 on a pair of regeneratives including two hot 7.1, 7.2.
  • the maintenance cost of the winnowing is also high because the valves are very solicited because of the high number of cycles of opening and closing, typically every 30 seconds.
  • hot flue gas evacuation valves pose a technical problem when they leak after a large number of opening and closing cycles, which eventually occurs on these hot valves.
  • the lack of tightness of the valve on the fumes leads to the leakage of some of the combustion air to the chimney. This results in a lack of air at the burner. Soot produced by poor combustion foul the regenerators, further limiting the flow of combustion air. The burners eventually become completely clogged.
  • the fumes loaded with unburnt find the air leak in the downstream pipes from where a risk of afterburner in the pipes.
  • valves and in particular of hot valves thereby avoiding any deterioration of these over time, leading to a reduction in installation costs, better management of the excess air
  • a device for controlling regenerative burners used as heating equipment in particular for furnaces for reheating steel products or for radiant tubes for continuous treatment lines of steel strips, is characterized in that:
  • the supply of at least one of the fluids involved in the combustion is performed using a rotating injector by means of a rotary actuator so alternately feed one and then the other burners,
  • the rotating injector is arranged on the oxidizer inlet pipe, in particular with air, and is designed to partially obstruct the supply pipework towards the burner, so that a portion of the fumes coming from a Burner regenerator at shutdown is induced towards the burner in operation and that the other part of the fumes is evacuated towards the chimney.
  • Regenerative burners are combined in pairs and work alternately.
  • the same supply pipe of a burner ensures, when this burner is running, the air inlet and when this burner is at stopping the smoke outlet of the other burner running the pair, and vice versa for this other burner of the pair.
  • the recirculation of a portion of the combustion fumes to the burner in operation is ensured by a driving effect related to the speed of the fluid at the outlet of the injector.
  • the injector may comprise a cylindrical hollow body having, at one end, a frustoconical nozzle which opens radially through an outlet orifice of reduced diameter, the nozzle being able to be placed facing the inlet of an air duct towards a burner, so that smoke entrainment areas are created by the ejection of air through the outlet port.
  • the injector may include, towards its end remote from the nozzle, a portion disposed in a cylindrical housing formed as a cold air valve with two diametrically opposite orifices provided in the part, and an orifice provided in the wall of the housing, at the openings.
  • a ring of low friction material is disposed between the body of the injector and the wall of the housing.
  • the ring can be bronze.
  • the rotary actuator can be constituted by an electric motor.
  • Fig.1 shows, in schematic vertical section, a pair of regenerative burners according to the state of the art.
  • Fig.2 shows, in schematic vertical section, a pair of regenerative burners with a control device according to the invention.
  • Fig.3 shows in vertical axial section, on a large scale, the injector rotating in the closed position
  • Fig.4 shows in vertical section, on a larger scale, the nozzle of the injector and a pipe inlet.
  • FIGS. 2 to 4 of the accompanying drawings The description is made for an application in U-shaped radiant tubes 11 of which only the ends of the parallel branches are shown. The description is fully applicable to other applications of regenerative burners such as preheating furnaces before rolling.
  • the elements of FIG. 2 similar to elements described with reference to FIG. 1 are designated by the same reference numerals, without their description being repeated.
  • the burner B1 heats, while the burner B2 is stopped and operates in a fireplace.
  • the supply of combustion air is carried out by an injector 12 rotating by means of a three-position rotary actuator M 180 ° which sways the air inlet to the top burner B1 and then reverses the combustion. to the bottom burner B2.
  • the third position is intermediate and corresponds to the burners stopped.
  • the actuator M generally constituted by an electric motor, may be equipped with end-of-travel contacts for controlling the positioning.
  • the rotary injector 12 comprises a cylindrical hollow body 13 coaxially disposed in a cylindrical housing 14 for supporting and guiding in rotation.
  • a ring 15 (FIG. 3) made of a material with a reduced coefficient of friction, in particular made of bronze, is disposed between the body 13 and the housing 14.
  • the geometric axis of the body 13 is horizontal, but a different orientation is possible, in particular vertical.
  • the body 13 is closed at its axial end facing the actuator M. This end is connected by a shaft 16 to the actuator. At its other end, the body 13 comprises an injection nozzle 17 which opens radially in a space 18.
  • the air inlet 3.1 and the outlet 4.1 of the burner fumes B1 are provided by a single conduit 19.1, also called supply piping. It is the same for the burner B2 and the conduit 19.2. More specifically, when the burner B1 is running, the conduit 19.1 ensures the supply of air to the burner B1, while the flue gas output from the burner B1 is provided by the conduit 19.2 of the burner B2 stopped. When the burner B1 is stopped while the burner B2 is running, the duct 19.1 ensures the exit of the fumes from the burner B2, and the duct 19.2 ensures the supply of air to the burner B2.
  • the geometric axes of the ducts 19.1, 19.2 are aligned and orthogonal to the geometric axis of rotation of the body 13.
  • the pipes 19.1, 19.2 open into the space 18.
  • the outlet of the nozzle 17 can be placed either 19.1 facing the tubing, either by a rotation of 180 ° facing the tubing 19.2, or in an intermediate stopping position.
  • the portion 13a of the body 13 disposed in the housing 14 is formed as a "cold air valve" V, and has in its cylindrical wall two orifices 20a, 20b diametrically opposed.
  • the air inlet duct 6 opens into the cylindrical wall of the housing 14 through an orifice 21 located in the direction of the axis of the body 13, at the orifices 20a, 20b.
  • a bronze ring 15 is provided (FIG. 3)
  • it comprises an orifice 15a placed at the right of the orifice 21.
  • the smoke duct 8 opens in the space 18 and a sufficient passage 22 exists , on the side opposite the nozzle 17, between the body 13 and the inlet of the pipe 8 for the passage of fumes, according to the arrow F, to the chimney not shown.
  • the nozzle 17 has a frustoconical outer wall whose diameter decreases to the outlet 17a.
  • a configuration close to a venturi is obtained, and smoke entrainment zones are created around the frustoconical outer wall, by ejection of the air through the orifice 17a.
  • the cold air valve V located at the end of the rotating injector is of the 180 ° cylindrical type. Its role is to shut off the air supply to the intermediate position and ensure the air supply in the two operating positions corresponding to the two burners. It remains of simple construction to the extent that it has no obligation to be strictly sealed in the closed position.
  • the injector 12 through its frustoconical nozzle 17 reduced outlet orifice 17a, allows the setting of the cold air speed.
  • the combustion air supply is generally performed at a high pressure, of the order of 1000daPa (0.1 bar), which prevents the air goes directly to the fumes.
  • the air velocity causes a portion of the flue gas locally to the burner, the other part being discharged to the outside of the system.
  • the fumes are at a moderate temperature, typically around 200 ° C., since they have previously been cooled during their passage through the regenerative matrix 2.2 of the burner in the stacked position.
  • the rotary injector 12 equipped with its cold air valve V is particularly suitable for operation in all or nothing of the burners.
  • the burner B1 In the position illustrated in FIG. 2, the burner B1 is on, and the burner B2 is stopped.
  • the injector 12 occupies the position for which the orifice 20b of the body 13 communicates with the cold air supply line 6, while the nozzle 17 faces the inlet of the pipe 19.1.
  • the cold combustion air arriving via the pipe 6 is directed by the nozzle 17 in the pipe 19.1.
  • the narrowing of the section of the nozzle 17 causes an increase in the speed of the air at the outlet 17a and the entrainment of a part of the hot fumes that arrive via the pipe 19.2 to be evacuated via the pipe 8.
  • the air / smoke mixture obtained passes through the regenerative matrix 2.1, which has accumulated heat during the previous cycle. Significantly warmed up at the exit of matrix 2.1, i! is used to burn in good conditions the fuel that arrives through the tube 1.1.
  • the hot fumes circulate in the radiant tube 11 and return, after losing some of their heat, to the burner B2 which is stopped.
  • the still hot fumes pass through the matrix 2.2 where they give up part of their heat, then are directed by the pipe 19.2 to the outlet pipe 8.
  • the rotary injector 12 thus acts as a distributor and performs the role of air / fumes separation by partially blocking the supply pipe 19.1 (or 19.2) to the burner B1 (or B2) so that the evacuation of fumes takes place. proceeds to the stack after passing through the burner regenerator 2.2 (or 2.1) at stop B2 (or B1) without being driven to the burner running B1 (or B2). It is known to those skilled in the art that the recirculation of a portion of the fumes in the combustion air has the effect of reducing the nitrogen oxides formed during combustion.
  • a rotating injector similar to that described above for the combustion air, can also be implemented for the fuel, in order to replace the solenoid valves 10.1 and 10.2 of Fig.1.
  • Such a rotating injector for the fuel would not include a nozzle 17, but a single orifice at the nozzle. This would benefit from a double recirculation of flue gases by combustion air and fuel in order to reduce the level of NOx produced.

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Abstract

The invention relates to a device for controlling regenerative burners used as a firing device, particularly for iron and steel product heating furnaces or for radiating tubes for continuous strip steel processing lines, according to which the supply of at least one of the fluids involved in the combustion (fuel and comburent) is carried out through a rotary injector (12) rotating by means of a rotatable actuator (M) so as to supply fluid alternately to one and then the other of the burners (B1, B2), the rotary injector (12) being placed on the comburent inlet duct (6), particularly air, and is provided to partially obstruct the supply pipe (19.1; 19.2) to the burner (B1; B2) such that one portion of the fumes from a regenerator (2.2; 2.1) for the non-operating burner (B2; B1) is led to the operating burner (B1; B2) and such that the other portion of the fumes is discharged to the stack.

Description

DISPOSITIF DE PILOTAGE DE BRÛLEURS REGENERATIFS. DEVICE FOR CONTROLLING REGENERATIVE BURNERS.
L'invention est relative à un dispositif de pilotage de brûleurs régénératifs, lesquels sont utilisés comme équipement de chauffe, par exemple pour les fours de réchauffage, en particulier les fours de réchauffage de produits sidérurgiques, notamment de brames, de blooms, d'ébauches ou de biliettes, permettant de porter le produit à réchauffer à la température souhaitée pour le laminage, et les tubes radiants pour lignes de traitement en continu de bandes d'acier, par exemple les lignes de recuit et les lignes de galvanisation. Les brûleurs régénératifs sont des systèmes à haut rendement de combustion du fait du préchauffage à haute température de l'un des deux fluides participant à la combustion, généralement î'air, au travers des matrices régénératives des brûleurs. Leur fonctionnement par paire alternativement en brûleur et en cheminée impose un système de vannage particulier. FR 2 905 753 concerne un four de réchauffage équipé de tels brûleurs.The invention relates to a device for controlling regenerative burners, which are used as heating equipment, for example for reheating furnaces, in particular reheating furnaces for steel products, in particular slabs, blooms and blanks. or biliettes, for carrying the product to be heated to the desired temperature for rolling, and the radiant tubes for continuous treatment lines of steel strips, for example annealing lines and galvanizing lines. Regenerative burners are systems with high combustion efficiency because of the high temperature preheating of one of the two fluids involved in the combustion, generally air, through the regenerative matrices of the burners. Their operation in pairs alternately as a burner and chimney imposes a particular winnowing system. FR 2 905 753 relates to a heating furnace equipped with such burners.
Sur les dessins annexés, Fig.1 montre en coupe verticale schématique une paire de brûleurs régénératifs B1 , B2 montés en vis-à-vis sur des parois longitudinales opposées d'un four. Chaque brûleur comporte un tube 1.1 , 1.2 d'injection de combustible et une matrice régénérative 2.1 , 2.2 formée par une masse compacte de matériaux accumulateurs de chaleur. Du côté de chaque matrice opposé à la zone de combustion sont prévues respectivement une tubulure 3.1 , 3.2 d'arrivée de comburant, généralement de l'air, et une tubulure de sortie 4.1 , 4.2 pour les fumées.In the accompanying drawings, Fig.1 shows in schematic vertical section a pair of regenerative burners B1, B2 mounted vis-à-vis opposite longitudinal walls of a furnace. Each burner comprises a fuel injection tube 1.1, 1.2 and a regenerative matrix 2.1, 2.2 formed by a compact mass of heat storage materials. On the side of each matrix opposite to the combustion zone, there are respectively a 3.1, 3.2 inlet pipe of oxidant, generally air, and an outlet pipe 4.1, 4.2 for the fumes.
Une électrovanne 5.1 , 5.2 est prévue respectivement sur les tubulures d'air 3.1 , 3.2 alimentées par une conduite commune d'arrivée 6. Une électrovanne 7.1 , 7.2 est prévue respectivement sur les tubulures de sortie 4.1 , 4.2 qui rejoignent un conduit de fumées commun 8, relié à une cheminée. L'alimentation en combustible est assurée, à partir d'une conduite commune 9, à l'aide de branchements avec électrovannes respectives 10.1 , 10.2 pour les tubes 1.1 et 1.2.A solenoid valve 5.1, 5.2 is provided respectively on the air pipes 3.1, 3.2 fed by a common inlet pipe 6. A solenoid valve 7.1, 7.2 is provided respectively on the outlet pipes 4.1, 4.2 which join a common flue gas duct. 8, connected to a fireplace. The supply of fuel is ensured, from a common pipe 9, by means of connections with respective solenoid valves 10.1, 10.2 for the tubes 1.1 and 1.2.
Lorsque le brûleur B2 chauffe, les vannes 10.2 d'arrivée de combustible, 5.2 d'arrivée d'air et 7.1 d'évacuation des fumées sont ouvertes. Les autres vannes sont fermées. Le brûleur B1 est arrêté et fait office de cheminée et les gaz de combustion passent à travers la matrice 2.1 pour s'échapper par la conduite 4.1 , la vanne 7.1 et la conduite 8. Lorsque le brûleur B1 chauffe, ie brûleur B2 est arrêté et fait office de cheminée. La position des électrovannes est inversée et l'air de combustion passe à travers la matrice régénérative 2.1 , où il se réchauffe, avant d'être mélangé au combustible pour être brûlé. Ainsi, là où une seule électrovanne d'air est utile sur un brûleur classique, il faudra quatre électrovannes 5.1 , 5.2, 7.1 , 7.2 sur une paire de régénératifs dont deux chaudes 7.1 , 7.2.When the burner B2 is heated, the valves 10.2 for the arrival of fuel, 5.2 for the air inlet and 7.1 for the flue gas discharge are open. The other valves are closed. The burner B1 is stopped and acts as a chimney and the combustion gases pass through the die 2.1 to escape through the pipe 4.1, the valve 7.1 and the pipe 8. When the burner B1 heats up, the burner B2 is stopped and acts as a chimney. The position of the solenoid valves is reversed and the combustion air passes through the regenerative matrix 2.1, where it heats up, before being mixed with the fuel to be burned. Thus, where a single air solenoid valve is useful on a conventional burner, it will require four solenoid valves 5.1, 5.2, 7.1, 7.2 on a pair of regeneratives including two hot 7.1, 7.2.
Outre le surcoût imposé par ce système lors de l'achat, le coût d'entretien du vannage est également élevé car les vannes sont très sollicitées en raison du nombre élevé de cycles d'ouverture et de fermeture, typiquement toutes les 30 secondes.In addition to the additional cost imposed by this system during the purchase, the maintenance cost of the winnowing is also high because the valves are very solicited because of the high number of cycles of opening and closing, typically every 30 seconds.
Les vannes chaudes assurant l'évacuation des fumées posent en particulier un problème technique lorsqu'elles se mettent à fuir après un nombre élevé de cycles d'ouverture et de fermeture, ce qui finit par se produire sur ces vannes chaudes. Le défaut d'étanchéité de la vanne sur les fumées entraîne la fuite d'une partie de l'air de combustion vers la cheminée. Il en résulte un défaut d'air au brûleur. Les suies produites par une mauvaise combustion encrassent les régénérateurs, limitant de surcroît le débit d'air de combustion. Les brûleurs finissent par se boucher totalement. En outre, les fumées chargées en imbrûlés retrouvent l'air de fuite dans les conduites aval d'où un risque de postcombustion dans les conduites.In particular, hot flue gas evacuation valves pose a technical problem when they leak after a large number of opening and closing cycles, which eventually occurs on these hot valves. The lack of tightness of the valve on the fumes leads to the leakage of some of the combustion air to the chimney. This results in a lack of air at the burner. Soot produced by poor combustion foul the regenerators, further limiting the flow of combustion air. The burners eventually become completely clogged. In addition, the fumes loaded with unburnt find the air leak in the downstream pipes from where a risk of afterburner in the pipes.
L'entretien de ces vannes à chaud devient vite contraignant ce qui oblige souvent à régler la combustion en large excès d'air. Or ces brûleurs ont déjà tendance à produire beaucoup d'oxyde d'azote. Une mauvaise gestion de l'excès d'air empire le phénomène.The maintenance of these valves with heat becomes quickly binding which often forces to regulate the combustion in large excess of air. But these burners already tend to produce a lot of nitrogen oxide. Mismanagement of the excess air worsens the phenomenon.
Sur des fours de type réchauffage à brûleurs multiples de forte capacité, le problème est suffisamment lent à s'installer ce qui permet d'agir avant la panne.In multi-burner furnaces of the high capacity type, the problem is slow enough to settle, which makes it possible to act before the failure.
Sur des systèmes à tubes radiants, le problème deviendrait vite ingérable, chaque unité étant susceptible de se dérégler sans prévenir. Enfin, l'utilisation de petites puissances ne simplifie pas le régiage des débits.On systems with radiant tubes, the problem would quickly become unmanageable, each unit being likely to be disrupted without warning. Finally, the use of small powers does not simplify the regulation of the flows.
L'alimentation des brûleurs en combustible nécessite deux électrovannes 10.1 , 10.2 également très sollicitées par un nombre élevé de cycles d'ouverture et de fermeture. L'invention a pour but, surtout, de réduire sinon de supprimer les défauts de fonctionnement évoqués précédemment malgré la fréquence élevée des ouvertures et fermetures des circuits. On connaît d'après US 3 170 680 un four verrier comportant des régénérateurs. Chaque régénérateur alimente plusieurs injecteurs de combustible. Dans ce type de four ii n'y a pas à proprement parler de brûleurs mais des injecteurs de combustible sachant que le niveau de température est tel qu'il y a auto-inflammation du combustible. Ce document ne décrit pas d'injecteur d'air, mais des tuyauteries ou gaines d'alimentation. Le domaine d'application est différent de celui de l'invention qui concerne des brûleurs régénératifs, chacun étant équipé d'une matrice régénérative individuelle et d'un injecteur. L'invention proposée, particulièrement bien adaptée aux petites unités de puissance, permet d'éviter les problèmes évoqués en autorisant :The supply of fuel burners requires two solenoid valves 10.1, 10.2 also very stressed by a large number of opening and closing cycles. The object of the invention is, above all, to reduce, if not to eliminate, the operating faults mentioned above despite the high frequency of the openings and closures of the circuits. US 3 170 680 discloses a glass furnace comprising regenerators. Each regenerator feeds several fuel injectors. In this type of furnace there are not strictly speaking burners but fuel injectors knowing that the temperature level is such that there is self-ignition fuel. This document does not describe an air injector, but pipes or supply ducts. The field of application is different from that of the invention which relates to regenerative burners, each being equipped with an individual regenerative matrix and an injector. The proposed invention, particularly well suited to small power units, avoids the problems mentioned by allowing:
- la suppression de vannes et en particulier de vannes chaudes évitant de ce fait toute détérioration de celles-ci dans le temps, conduisant à limiter les coûts d'installation, - une meilleure gestion de l'excès d'air,the elimination of valves and in particular of hot valves, thereby avoiding any deterioration of these over time, leading to a reduction in installation costs, better management of the excess air,
- la réduction des oxydes d'azote produits lors de la combustion par un dispositif de recirculation de fumées.- The reduction of nitrogen oxides produced during combustion by a flue gas recirculation device.
Selon l'invention, un dispositif de pilotage de brûleurs régénératifs utilisés comme équipement de chauffe, en particulier pour des fours de réchauffage de produits sidérurgiques ou des tubes radiants pour lignes de traitement en continu de bandes d'acier, est caractérisé en ce que :According to the invention, a device for controlling regenerative burners used as heating equipment, in particular for furnaces for reheating steel products or for radiant tubes for continuous treatment lines of steel strips, is characterized in that:
- l'alimentation d'au moins l'un des fluides participant à la combustion (combustible et comburant) est réalisée à l'aide d'un injecteur tournant au moyen d'un actionneur rotatif de sorte d'alimenter alternativement l'un puis l'autre des brûleurs,- The supply of at least one of the fluids involved in the combustion (fuel and oxidant) is performed using a rotating injector by means of a rotary actuator so alternately feed one and then the other burners,
- l'arrivée d'air et la sortie des fumées pour un brûleur sont assurées par une même tuyauterie d'alimentation,the air inlet and the flue gas outlet for a burner are provided by the same supply pipe,
- i'injecteur tournant est disposé sur la conduite d'arrivée de comburant, en particulier d'air, et est prévu pour obstruer partiellement la tuyauterie d'alimentation vers le brûleur, de sorte qu'une partie des fumées en provenance d'un régénérateur du brûleur à l'arrêt est induite vers le brûleur en marche et que l'autre partie des fumées est évacuée vers la cheminée.the rotating injector is arranged on the oxidizer inlet pipe, in particular with air, and is designed to partially obstruct the supply pipework towards the burner, so that a portion of the fumes coming from a Burner regenerator at shutdown is induced towards the burner in operation and that the other part of the fumes is evacuated towards the chimney.
Les brûleurs régénératifs sont associés par paires et fonctionnent alternativement. Une même tuyauterie d'alimentation d'un brûleur assure, lorsque ce brûleur est en marche, l'arrivée d'air et lorsque ce brûleur est à l'arrêt la sortie des fumées de l'autre brûleur en marche de la paire, et inversement pour cet autre brûleur de la paire.Regenerative burners are combined in pairs and work alternately. The same supply pipe of a burner ensures, when this burner is running, the air inlet and when this burner is at stopping the smoke outlet of the other burner running the pair, and vice versa for this other burner of the pair.
Avantageusement, la recirculation d'une partie des fumées de combustion vers le brûleur en marche est assurée par un effet d'entraînement lié à la vitesse du fluide à l'échappement de l'injecteur.Advantageously, the recirculation of a portion of the combustion fumes to the burner in operation is ensured by a driving effect related to the speed of the fluid at the outlet of the injector.
L'injecteur peut comporter un corps creux cylindrique présentant, à une extrémité, une buse tronconique qui s'ouvre radialement par un orifice de sortie de diamètre réduit, la buse pouvant être placée face à l'entrée d'un conduit d'air vers un brûleur, de sorte que des zones d'entraînement des fumées sont créées par l'éjection de l'air à travers l'orifice de sortie.The injector may comprise a cylindrical hollow body having, at one end, a frustoconical nozzle which opens radially through an outlet orifice of reduced diameter, the nozzle being able to be placed facing the inlet of an air duct towards a burner, so that smoke entrainment areas are created by the ejection of air through the outlet port.
L'injecteur peut comporter, vers son extrémité éloignée de la buse, une partie disposée dans un logement cylindrique réalisée sous forme de vanne d'air froid avec deux orifices diamétralement opposés prévus dans la partie, et un orifice prévu dans la paroi du logement, au niveau des orifices. En général, une bague en matériau à coefficient de frottement réduit est disposée entre le corps de l'injecteur et la paroi du iogement. La bague peut être en bronze.The injector may include, towards its end remote from the nozzle, a portion disposed in a cylindrical housing formed as a cold air valve with two diametrically opposite orifices provided in the part, and an orifice provided in the wall of the housing, at the openings. In general, a ring of low friction material is disposed between the body of the injector and the wall of the housing. The ring can be bronze.
L'actionneur rotatif peut être constitué par un moteur électrique.The rotary actuator can be constituted by an electric motor.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence aux dessins annexés, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ces dessins :The invention consists, apart from the arrangements set out above, in a certain number of other arrangements which will be more explicitly discussed below with reference to an embodiment described with reference to the accompanying drawings, but which is in no way limiting. On these drawings:
Fig.1 montre, en coupe verticale schématique, une paire de brûleurs régénératïfs selon l'état de la technique.Fig.1 shows, in schematic vertical section, a pair of regenerative burners according to the state of the art.
Fig.2 montre, en coupe verticale schématique, une paire de brûleurs régénératifs avec dispositif de pilotage selon l'invention.Fig.2 shows, in schematic vertical section, a pair of regenerative burners with a control device according to the invention.
Fig.3 montre en coupe axiale verticale, à grande échelle, l'injecteur tournant en position de fermeture, et Fig.4 montre en coupe verticale, à plus grande échelie, la buse de l'injecteur et une entrée de conduite.Fig.3 shows in vertical axial section, on a large scale, the injector rotating in the closed position, and Fig.4 shows in vertical section, on a larger scale, the nozzle of the injector and a pipe inlet.
La description de l'invention est effectuée avec référence aux Fig.2 à 4 des dessins annexés. La description est réalisée pour une application en tubes radiants 11 en forme de U dont seules les extrémités des branches parallèles sont représentées. La description est tout à fait transposable aux autres applications des brûleurs régénératifs tels que pour les fours de réchauffage avant laminage. Les éléments de Fig. 2 similaires à des éléments décrits à propos de Fig. 1 sont désignés par les mêmes références numériques, sans que leur description soit reprise.The description of the invention is made with reference to FIGS. 2 to 4 of the accompanying drawings. The description is made for an application in U-shaped radiant tubes 11 of which only the ends of the parallel branches are shown. The description is fully applicable to other applications of regenerative burners such as preheating furnaces before rolling. The elements of FIG. 2 similar to elements described with reference to FIG. 1 are designated by the same reference numerals, without their description being repeated.
Selon la représentation de Fig. 2, le brûleur B1 chauffe, tandis que le brûleur B2 est à l'arrêt et fonctionne en cheminée.According to the representation of FIG. 2, the burner B1 heats, while the burner B2 is stopped and operates in a fireplace.
Les éiectrovannes d'alimentation en air et d'évacuation des fumées ont été supprimées.The air supply and flue gas solenoid valves have been removed.
Selon l'invention, l'alimentation en air de combustion est réalisée par un injecteur 12 tournant au moyen d'un actionneur M rotatif 180° à trois positions qui bascuie l'arrivée d'air vers le brûieur du haut B1 puis inverse ia combustion vers le brûleur du bas B2. La troisième position est intermédiaire et correspond aux brûleurs à l'arrêt. L'actionneur M, généralement constitué par un moteur électrique, pourra être équipé de contacts fin de course permettant le contrôle du positionnement. L'injecteur tournant 12 comporte un corps creux cylindrique 13 disposé de manière coaxiaSe dans un logement cylindrique 14 de support et de guidage en rotation. Avantageusement, une bague 15 (Fig.3) en matériau à coefficient de frottement réduit, notamment en bronze, est disposée entre le corps 13 et ie logement 14. Selon l'exemple illustré sur Fig. 2, l'axe géométrique du corps 13 est horizontal, mais une orientation différente est possible, notamment verticale.According to the invention, the supply of combustion air is carried out by an injector 12 rotating by means of a three-position rotary actuator M 180 ° which sways the air inlet to the top burner B1 and then reverses the combustion. to the bottom burner B2. The third position is intermediate and corresponds to the burners stopped. The actuator M, generally constituted by an electric motor, may be equipped with end-of-travel contacts for controlling the positioning. The rotary injector 12 comprises a cylindrical hollow body 13 coaxially disposed in a cylindrical housing 14 for supporting and guiding in rotation. Advantageously, a ring 15 (FIG. 3) made of a material with a reduced coefficient of friction, in particular made of bronze, is disposed between the body 13 and the housing 14. According to the example illustrated in FIG. 2, the geometric axis of the body 13 is horizontal, but a different orientation is possible, in particular vertical.
Le corps 13 est fermé à son extrémité axiale tournée vers i'actionneur M. Cette extrémité est reliée par un arbre 16 à l'actionneur. A son autre extrémité, le corps 13 comporte une buse d'injection 17 qui s'ouvre radialement dans un espace 18.The body 13 is closed at its axial end facing the actuator M. This end is connected by a shaft 16 to the actuator. At its other end, the body 13 comprises an injection nozzle 17 which opens radially in a space 18.
L'arrivée d'air 3.1 et la sortie 4.1 des fumées du brûleur B1 sont assurées par un seul et même conduit 19.1 , également appelé tuyauterie d'alimentation. Ii en est de même pour le brûleur B2 et le conduit 19.2. Plus précisément, lorsque ie brûleur B1 est en marche, le conduit 19.1 assure l'arrivée d'air au brûleur B1 , tandis que la sortie des fumées provenant du brûleur B1 est assurée par le conduit 19.2 du brûleur B2 à l'arrêt. Lorsque le brûleur B1 est à l'arrêt tandis que le brûleur B2 est en marche, le conduit 19.1 assure la sortie des fumées provenant du brûleur B2, et le conduit 19.2 assure l'arrivée d'air au brûleur B2. Les axes géométriques des conduits 19.1 , 19.2 sont alignés et orthogonaux à Taxe géométrique de rotation du corps 13. Les tubulures 19.1 , 19.2 débouchent dans l'espace 18. La sortie de la buse 17 peut être placée soit face à ia tubulure 19.1 , soit par une rotation de 180° face à la tubulure 19.2, soit dans une position intermédiaire d'arrêt.The air inlet 3.1 and the outlet 4.1 of the burner fumes B1 are provided by a single conduit 19.1, also called supply piping. It is the same for the burner B2 and the conduit 19.2. More specifically, when the burner B1 is running, the conduit 19.1 ensures the supply of air to the burner B1, while the flue gas output from the burner B1 is provided by the conduit 19.2 of the burner B2 stopped. When the burner B1 is stopped while the burner B2 is running, the duct 19.1 ensures the exit of the fumes from the burner B2, and the duct 19.2 ensures the supply of air to the burner B2. The geometric axes of the ducts 19.1, 19.2 are aligned and orthogonal to the geometric axis of rotation of the body 13. The pipes 19.1, 19.2 open into the space 18. The outlet of the nozzle 17 can be placed either 19.1 facing the tubing, either by a rotation of 180 ° facing the tubing 19.2, or in an intermediate stopping position.
La partie 13a du corps 13 disposée dans le logement 14 est réalisée sous forme de "vanne d'air froid" V, et comporte dans sa paroi cylindrique deux orifices 20a, 20b diamétralement opposés. La conduite 6 d'arrivée d'air débouche dans la paroi cylindrique du logement 14 par un orifice 21 situé, suivant la direction de l'axe du corps 13, au niveau des orifices 20a, 20b. Dans le cas où une bague en bronze 15 est prévue (Fig.3), elle comporte un orifice 15a placé au droit de l'orifice 21. La conduite de fumées 8 s'ouvre dans l'espace 18 et un passage 22 suffisant existe, du côté opposé à la buse 17, entre le corps 13 et l'entrée de la conduite 8 pour le passage des fumées, selon la flèche F, vers la cheminée non représentée.The portion 13a of the body 13 disposed in the housing 14 is formed as a "cold air valve" V, and has in its cylindrical wall two orifices 20a, 20b diametrically opposed. The air inlet duct 6 opens into the cylindrical wall of the housing 14 through an orifice 21 located in the direction of the axis of the body 13, at the orifices 20a, 20b. In the case where a bronze ring 15 is provided (FIG. 3), it comprises an orifice 15a placed at the right of the orifice 21. The smoke duct 8 opens in the space 18 and a sufficient passage 22 exists , on the side opposite the nozzle 17, between the body 13 and the inlet of the pipe 8 for the passage of fumes, according to the arrow F, to the chimney not shown.
La buse 17 présente une paroi extérieure tronconique dont le diamètre diminue jusqu'à l'orifice de sortie 17a. Comme bien visible sur Fig. 4, lorsque la buse 17 est placée face à l'entrée d'un conduit 19.1 ou 19.2, une configuration voisine d'un venturi est obtenue, et des zones d'entraînement des fumées sont créées autour de la paroi extérieure tronconique, par l'éjection de l'air à travers l'orifice 17a. La vanne d'air froid V située à l'extrémité de l'injecteur tournant est du type cylindrique 180°. Son rôle est de couper l'arrivée d'air en position intermédiaire et d'assurer l'alimentation en air dans les deux positions de fonctionnement correspondant aux deux brûleurs. Elle reste de construction simple dans la mesure où elle n'a pas d'obligation à être rigoureusement étanche en position fermée.The nozzle 17 has a frustoconical outer wall whose diameter decreases to the outlet 17a. As clearly visible in FIG. 4, when the nozzle 17 is placed facing the inlet of a duct 19.1 or 19.2, a configuration close to a venturi is obtained, and smoke entrainment zones are created around the frustoconical outer wall, by ejection of the air through the orifice 17a. The cold air valve V located at the end of the rotating injector is of the 180 ° cylindrical type. Its role is to shut off the air supply to the intermediate position and ensure the air supply in the two operating positions corresponding to the two burners. It remains of simple construction to the extent that it has no obligation to be strictly sealed in the closed position.
L'injecteur 12, par sa buse tronconique 17 à orifice de sortie réduit 17a, permet la mise en vitesse de l'air froid. L'alimentation en air de combustion est généralement réalisée à une pression élevée, de l'ordre de 1000daPa (soit 0.1 bar), ce qui évite que l'air ne reparte directement vers les fumées. La vitesse de l'air entraîne localement une partie des fumées vers le brûleur, l'autre partie étant évacuée vers l'extérieur du système. Les fumées sont à une température modérée, typiquement environ 2000C, car elles ont au préalable été refroidies lors de leur passage dans la matrice régénérative 2.2 du brûleur en position cheminée. L'injecteur tournant 12 équipé de sa vanne d'air froid V est particulièrement adapté à un fonctionnement en tout ou rien des brûleurs. Il n'est, dans ce cas, pas nécessaire de prévoir un organe supplémentaire de contrôle du débit d'air en amont de la vanne d'air froid V. Pour un fonctionnement des brûleurs en mode proportionnel, la variation du débit d'air est réalisée en amont de la vanne d'air froid de l'injecteur, par exemple au moyen d'une vanne de régulation de débit. Le fonctionnement du dispositif de pilotage des brûleurs régénératifsThe injector 12, through its frustoconical nozzle 17 reduced outlet orifice 17a, allows the setting of the cold air speed. The combustion air supply is generally performed at a high pressure, of the order of 1000daPa (0.1 bar), which prevents the air goes directly to the fumes. The air velocity causes a portion of the flue gas locally to the burner, the other part being discharged to the outside of the system. The fumes are at a moderate temperature, typically around 200 ° C., since they have previously been cooled during their passage through the regenerative matrix 2.2 of the burner in the stacked position. The rotary injector 12 equipped with its cold air valve V is particularly suitable for operation in all or nothing of the burners. In this case, it is not necessary to provide for an additional body of control of the air flow upstream of the cold air valve V. For operation of the burners in proportional mode, the variation of the air flow is carried out upstream of the cold air valve of the injector, by example by means of a flow control valve. The operation of the regenerative burner control device
1.1 , 1.2, avec l'injecteur tournant 12 est le suivant.1.1, 1.2, with the rotating injector 12 is as follows.
Dans la position illustrée sur Fig. 2, le brûleur B1 est en marche, et ie brûleur B2 est à l'arrêt. L'injecteur 12 occupe la position pour laquelle l'orifice 20b du corps 13 communique avec la conduite d'arrivée 6 d'air froid, tandis que la buse 17 se trouve face à l'entrée de la conduite 19.1. l'air froid de combustion arrivant par la conduite 6 est dirigé par la buse 17 dans la conduite 19.1. Le rétrécissement de la section de la buse 17 provoque une augmentation de la vitesse de l'air à la sortie 17a et l'entraînement d'une partie des fumées chaudes qui arrivent par la conduite 19.2 pour être évacuée par la conduite 8.In the position illustrated in FIG. 2, the burner B1 is on, and the burner B2 is stopped. The injector 12 occupies the position for which the orifice 20b of the body 13 communicates with the cold air supply line 6, while the nozzle 17 faces the inlet of the pipe 19.1. the cold combustion air arriving via the pipe 6 is directed by the nozzle 17 in the pipe 19.1. The narrowing of the section of the nozzle 17 causes an increase in the speed of the air at the outlet 17a and the entrainment of a part of the hot fumes that arrive via the pipe 19.2 to be evacuated via the pipe 8.
Le mélange air/fumées obtenu traverse la matrice régénérative 2.1 qui a accumulé de la chaleur lors du cycle précédent. Sensiblement réchauffé à la sortie de la matrice 2.1 , i! est utilisé pour brûler dans de bonnes conditions le combustible qui arrive par le tube 1.1. Les fumées chaudes circulent dans le tube radiant 11 et reviennent, après avoir perdu une partie de leur chaleur, vers le brûleur B2 qui est à l'arrêt. Les fumées encore chaudes traversent la matrice 2.2 où elles abandonnent une partie de leur chaleur, puis sont dirigées par la conduite 19.2 vers la conduite de sortie 8.The air / smoke mixture obtained passes through the regenerative matrix 2.1, which has accumulated heat during the previous cycle. Significantly warmed up at the exit of matrix 2.1, i! is used to burn in good conditions the fuel that arrives through the tube 1.1. The hot fumes circulate in the radiant tube 11 and return, after losing some of their heat, to the burner B2 which is stopped. The still hot fumes pass through the matrix 2.2 where they give up part of their heat, then are directed by the pipe 19.2 to the outlet pipe 8.
Au cycle suivant, l'arrivée de combustible au brûleur B1 est stoppée alors que l'arrivée de combustible dans le tube 1.2 du brûleur B2 est ouverte. L'injecteur 12 est tourné de 180 degrés de manière que la buse 17 débouche dans la conduite 19.2. Le fonctionnement est inversé par rapport à celui décrit ci-dessus.In the following cycle, the fuel supply to the burner B1 is stopped while the fuel supply in the tube 1.2 of the burner B2 is open. The injector 12 is rotated 180 degrees so that the nozzle 17 opens into the pipe 19.2. Operation is reversed from that described above.
L'injecteur tournant 12 agit donc comme un distributeur et assure le rôle de séparation air/fumées en obstruant partiellement la tuyauterie d'alimentation 19.1 (ou 19.2) vers le brûleur B1 (ou B2) de sorte que l'évacuation des fumées s'effectue vers la cheminée après être passée par le régénérateur 2.2 (ou 2.1) du brûleur à l'arrêt B2 (ou B1) sans être entraînée vers le brûleur en marche B1 (ou B2). II est connu par l'homme du métier que la recirculation d'une partie des fumées dans l'air comburant à pour effet de réduire les oxydes d'azote formés lors de la combustion. En n'obstruant que partiellement la tuyauterie d'alimentation 19.1 (ou 19.2) vers le brûleur B1 (ou B2) , la vitesse donnée à l'air de combustion par l'injecteur permet d'entraîner une partie des fumées , ce qui contribue à la diminution des oxydes d'azote. Enfin, n'étant plus tributaire de la durée de vie des électrovannes, il devient possible de réduire la durée du cycle d'inversion des brûleurs ce qui permet de construire des régénérateurs 2.1 , 2.2 de petites dimensions.The rotary injector 12 thus acts as a distributor and performs the role of air / fumes separation by partially blocking the supply pipe 19.1 (or 19.2) to the burner B1 (or B2) so that the evacuation of fumes takes place. proceeds to the stack after passing through the burner regenerator 2.2 (or 2.1) at stop B2 (or B1) without being driven to the burner running B1 (or B2). It is known to those skilled in the art that the recirculation of a portion of the fumes in the combustion air has the effect of reducing the nitrogen oxides formed during combustion. By only partially blocking the supply piping 19.1 (or 19.2) to the burner B1 (or B2), the speed given to the combustion air by the injector makes it possible to drive part of the fumes, which contributes to the reduction of nitrogen oxides. Finally, no longer dependent on the life of the solenoid valves, it becomes possible to reduce the duration of the inversion cycle of the burners which allows to build regenerators 2.1, 2.2 of small dimensions.
Un injecteur tournant, similaire à celui décrit précédemment pour l'air de combustion, peut également être mis en œuvre pour le combustible, afin de remplacer les électrovannes 10.1 et 10.2 de Fig.1. Un tel injecteur tournant pour le combustible ne comporterait pas de buse 17, mais un simple orifice à l'endroit de la buse. On profiterait ainsi d'une double recirculation des fumées par l'air de combustion et par le combustible dans le but de réduire le niveau de NOx produit. A rotating injector, similar to that described above for the combustion air, can also be implemented for the fuel, in order to replace the solenoid valves 10.1 and 10.2 of Fig.1. Such a rotating injector for the fuel would not include a nozzle 17, but a single orifice at the nozzle. This would benefit from a double recirculation of flue gases by combustion air and fuel in order to reduce the level of NOx produced.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de pilotage de brûleurs régénératifs utilisés comme équipement de chauffe, en particulier pour des fours de réchauffage de produits sidérurgiques ou des tubes radiants pour lignes de traitement en continu de bandes d'acier, caractérisé en ce que l'alimentation d'au moins l'un des fluides participant à la combustion (combustible et comburant) est réalisée à l'aide d'un injecteur tournant (12) au moyen d'un actionneur rotatif (M) de sorte d'alimenter alternativement l'un puis l'autre des brûleurs (81 , B2), l'arrivée d'air et la sortie des fumées pour un brûleur sont assurées par une même tuyauterie d'alimentation (19 .1 , 19.2), l'injecteur tournant (12) est disposé sur la conduite d'arrivée (6) de comburant, en particulier d'air, et est prévu pour obstruer partiellement la tuyauterie d'alimentation (19.1 ; 19.2) vers le brûleur (B1 ; B2), de sorte qu'une partie des fumées en provenance d'un régénérateur (2.2 ; 2.1) du brûleur à l'arrêt (B2 ; B1) est induite vers !e brûleur en marche (B1 ; B2) et que l'autre partie des fumées est évacuée vers la cheminée.1. Device for controlling regenerative burners used as heating equipment, in particular for furnaces for reheating steel products or radiant tubes for continuous treatment lines of steel strips, characterized in that the feed of least one of the fluids participating in the combustion (fuel and oxidant) is produced using a rotary injector (12) by means of a rotary actuator (M) so as to alternately feed one then the other burners (81, B2), the air inlet and the flue gas outlet for a burner are provided by the same supply pipe (19 .1, 19.2), the rotary injector (12) is arranged on the supply line (6) of oxidant, in particular air, and is provided to partially block the supply piping (19.1; 19.2) to the burner (B1; B2), so that part of the fumes from a regenerator (2.2; 2.1) of the stationary burner (B2; B1) is induced towards the burner in operation (B1; B2) and that the other part of the fumes is evacuated towards the chimney.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la recirculation d'une partie des fumées de combustion vers le brûleur en marche (B 1 ; B2) est assurée par un effet d'entraînement lié à la vitesse du fluide à l'échappement de l'injecteur (12).2. Device according to claim 1, characterized in that the recirculation of a portion of the combustion fumes to the burner in operation (B 1; B2) is ensured by a driving effect related to the speed of the fluid at the exhaust of the injector (12).
3. Dispositif selon Ia revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'injecteur (12) comporte un corps creux cylindrique (13) présentant, à une extrémité, une buse (17) tronconique qui s'ouvre radiaiement par un orifice de sortie (17a) de diamètre réduit, la buse pouvant être placée face à l'entrée d'un conduit d'air (19.1 , 19.2) vers un brûleur (B1 , B2), de sorte que des zones d'entraînement des fumées sont créées par l'éjection de l'air à travers l'orifice de sortie (17a).3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the injector (12) comprises a cylindrical hollow body (13) having, at one end, a frustoconical nozzle (17) which opens radially by an outlet orifice (17a) of reduced diameter, the nozzle can be placed facing the inlet of an air duct (19.1, 19.2) to a burner (B1, B2), so that smoke entrainment zones are created by ejecting air through the outlet (17a).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'injecteur (12) comporte, vers son extrémité éloignée de la buse, une partie (13a) disposée dans un logement cylindrique (14) réalisée sous forme de vanne d'air froid (V) avec deux orifices (20a, 20b) diamétralement opposés prévus dans la partie (13a), et un orifice (21) prévu dans la paroi du logement (14), au niveau des orifices (20a, 20b). 4. Device according to claim 3, characterized in that the injector (12) comprises, towards its end remote from the nozzle, a portion (13a) disposed in a cylindrical housing (14) formed as a cold air valve. (V) with two orifices (20a, 20b) diametrically opposite provided in the portion (13a), and an orifice (21) provided in the wall of the housing (14), at the orifices (20a, 20b).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une bague (15) en matériau à coefficient de frottement réduit est disposée entre le corps (13) de l'injecteur et la paroi du logement (14).5. Device according to claim 4, characterized in that a ring (15) of reduced friction material material is disposed between the body (13) of the injector and the housing wall (14).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bague (15) est en bronze.6. Device according to claim 5, characterized in that the ring (15) is bronze.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur rotatif (M) est constitué par un moteur électrique. 7. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotary actuator (M) is constituted by an electric motor.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101692209B1 (en) * 2008-09-10 2017-01-03 파이브스 스탕 Recuperator for a radiating tube burner
FR2977004A1 (en) * 2011-06-27 2012-12-28 Cmi Thermline Services DEVICE AND METHOD FOR MANAGING IMBULES FOR REGENERATIVE BURNERS, BURNER COMPRISING SUCH A DEVICE
CN102393021A (en) * 2011-10-17 2012-03-28 佛山市科皓燃烧设备制造有限公司 Heat-accumulating-type energy-saving gas burner
US9903588B2 (en) * 2013-07-30 2018-02-27 General Electric Company System and method for barrier in passage of combustor of gas turbine engine with exhaust gas recirculation
FR3045783B1 (en) * 2015-12-17 2019-08-16 Fives Stein ELECTRONIC CONTROL MODULE AND METHOD FOR MONITORING THE OPERATION AND SAFETY OF AT LEAST ONE RADIANT TUBE BURNER
US11993823B2 (en) 2016-05-10 2024-05-28 United States Steel Corporation High strength annealed steel products and annealing processes for making the same
US11560606B2 (en) 2016-05-10 2023-01-24 United States Steel Corporation Methods of producing continuously cast hot rolled high strength steel sheet products
BR112018073175B1 (en) 2016-05-10 2022-08-16 United States Steel Corporation HIGH STRENGTH COLD-LAMINED SHEET STEEL PRODUCT, AND METHOD FOR PRODUCING A HIGH-STRENGTH COLD-LAMINED SHEET STEEL PRODUCT
CN108613182A (en) * 2018-07-09 2018-10-02 河北科技大学 A kind of double injection low nitrogen burning systems of recuperative heater
KR20220004213A (en) 2019-05-07 2022-01-11 유나이테드 스테이츠 스틸 코포레이션 Manufacturing method of continuous casting hot rolled high strength steel sheet products
JP2022543605A (en) 2019-08-07 2022-10-13 ユナイテッド ステイツ スチール コーポレイション Zinc-coated steel sheet products with high ductility
CN114630914A (en) 2019-08-19 2022-06-14 美国钢铁公司 High strength steel product and annealing method for producing the same
TWI803060B (en) * 2021-11-19 2023-05-21 財團法人金屬工業研究發展中心 A combustion furnace with the mixing device of fume

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1635939A (en) * 1923-02-15 1927-07-12 Morgan Construction Co Apparatus for reversing and controlling regenerative furnaces
US3170680A (en) * 1962-09-26 1965-02-23 Owens Illinois Glass Co Draft reversal apparatus for furnaces
US3170660A (en) * 1962-09-28 1965-02-23 Alan B Kehlet Parachute glider
US5304059A (en) * 1993-06-15 1994-04-19 Nippon Furnace Kogyo Kaisha, Ltd. Burner device of regenerative and alternate combustion type
US5775199A (en) * 1996-01-23 1998-07-07 Ingersoll-Rand Company Rotary valve and directional valve combination
JPH1194239A (en) * 1997-09-26 1999-04-09 Nippon Furnace Kogyo Kaisha Ltd Alternate changing-over heat storage regenerative burner system and method of controlling its combustion
JP3911102B2 (en) * 1999-05-26 2007-05-09 大阪瓦斯株式会社 Radiant tube combustion device
JP2000346345A (en) * 1999-06-09 2000-12-15 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Regenerative burner device
CN2451905Y (en) * 2000-11-17 2001-10-03 冶金工业部鞍山热能研究院 Honey-comb thermal accumulator gas and air double-preheating heat storage combustor for heating furnace
CN1200239C (en) * 2002-01-08 2005-05-04 北京科技大学 Oxygen-enriching heat-accumulating air preheating and flue gas recirculating technique
US7322375B2 (en) * 2004-04-30 2008-01-29 Vanderbilt University High bandwidth rotary servo valves
US7104787B2 (en) * 2004-05-06 2006-09-12 Eclipse, Inc. Apparatus for radiant tube exhaust gas entrainment
FR2905753B1 (en) * 2006-09-13 2008-11-07 Stein Heurtey METHOD OF HEATING IN OVEN USING FUEL WITH LOW CALORIFIC POWER, AND OVEN USING THE SAME

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2010007547A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102099624B (en) 2012-07-04
US20110111355A1 (en) 2011-05-12
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WO2010007547A1 (en) 2010-01-21
CN102099624A (en) 2011-06-15
BRPI0915554A2 (en) 2016-01-26
FR2934033A1 (en) 2010-01-22
US8845324B2 (en) 2014-09-30

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