EP3861255A2 - Bruleur et procede de combustion pour bruleur - Google Patents

Bruleur et procede de combustion pour bruleur

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EP3861255A2
EP3861255A2 EP18797010.8A EP18797010A EP3861255A2 EP 3861255 A2 EP3861255 A2 EP 3861255A2 EP 18797010 A EP18797010 A EP 18797010A EP 3861255 A2 EP3861255 A2 EP 3861255A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
burner
fuel flow
fuel
peripheral
nozzle
Prior art date
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Pending
Application number
EP18797010.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Fouad SAID
Pascal LAROCHE
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 Pillard SA
Original Assignee
Fives Pillard 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 Pillard SA filed Critical Fives Pillard SA
Publication of EP3861255A2 publication Critical patent/EP3861255A2/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/48—Nozzles
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    • F23D—BURNERS
    • F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
    • F23R3/16—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration with devices inside the flame tube or the combustion chamber to influence the air or gas flow
    • F23R3/18—Flame stabilising means, e.g. flame holders for after-burners of jet-propulsion plants
    • F23R3/20—Flame stabilising means, e.g. flame holders for after-burners of jet-propulsion plants incorporating fuel injection means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
    • F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
    • F23R3/28—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply
    • F23R3/286—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the fuel supply having fuel-air premixing devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
    • F23D2900/00008—Burner assemblies with diffusion and premix modes, i.e. dual mode burners

Definitions

  • the present invention relates to a burner, as well as the combustion process for said burner.
  • the burner is a premix gas burner intended for industrial applications such as boilers, hot gas generators, etc.
  • This type of burner is generally intended to be mounted in a fireplace (also called a combustion chamber) in which the flame is generated.
  • the burners when burning, emit nitrogen oxides, denoted NOx below, which are an undesirable consequence of combustion, considered as harmful pollutants for the environment and health.
  • NOx Standard (or Standard NOx) if the NOx release level is less than 60 ppm (part per million);
  • Ultra-Low NOx (or "Ultra-Low NOx”) if the level of NOx is less than 10 ppm (as is required, for example, in California, Texas, Louisiana, New Jersey ).
  • a "package" boiler is, for example, an industrial boiler having sufficiently small dimensions for their transport (generally transportable by a standard truck) and their installation to be facilitated thereby boiler type has a fireplace whose volume and / or diameter are reduced compared to a conventional boiler.
  • Figures la, lb, 2a and 2b are very schematic views, in longitudinal or transverse section, of a burner 1 mounted in a focus 3 or 3 '.
  • the burner 1 comprises a central nozzle 5 and a plurality of peripheral nozzles 7 arranged in a substantially circular manner around the central nozzle 5.
  • the burner 1 has an apparent diameter C> B and a peripheral injection diameter ⁇ .
  • the apparent diameter>> B of the burner corresponds to the diameter actually occupied by the flame or flames of the burner in the hearth 3 (this corresponds substantially to the useful section seen by the flame).
  • the peripheral injection diameter cpp corresponds, for its part, to the distance between two opposite peripheral nozzles 7, that is to say the straight line connecting the center of two opposite peripheral nozzles 7 and passing through the center of the central nozzle. 5.
  • the hearth 3 has, meanwhile, an equivalent diameter ⁇ > E which is the useful diameter in which the energy generated by the burner 1 can be distributed (this corresponds to the useful area of the fireplace in the combustion process).
  • the burner 1 when the burner 1 is in operation, it generates a total power denoted PB, the total power PB consisting of a so-called central power Pc generated by the central nozzle 5 and a so-called peripheral power Pp generated by the peripheral nozzles 7.
  • the peripheral power density D P (expressed in kW / m 2 or in kJ / s / m 2 ) which corresponds to the amount of peripheral energy per unit of time supplied by the peripheral nozzles 7 of the burner 1, ie Pp relative to the cross section of the hearth in which the peripheral power is developed, hence:
  • the Applicant has thus been able to observe that in foci with small dimensions, the amount of NO x formed is directly proportional to the peripheral power density density Dp. For a given burner power, the smaller the focus, the higher the peripheral power density Dp increases and the amount of NOx generated increases.
  • FIGS. 2a and 2b which each represent a burner similar to that of FIG.
  • the same references are used below to designate similar elements.
  • the only difference between the burner unit 1 - hearth 3 of FIG. 2a and the burner assembly the hearth 3 'of FIG. 2b lies in the fact that the hearth 3' has smaller dimensions than the hearth 3 , the burners 1 and the being, for their part, identical.
  • the staging of the fuel which consists of introducing fractional fuel into the burner, to cause the creation of different combustion zones to reduce NOx already formed.
  • thermal NOx when these are formed by chemical combination of oxygen and nitrogen of the air during a very high temperature combustion (generally higher than 1500 ° C).
  • the amount of NOx formed decreases, when the power transfer from the center of the burner to the periphery increases and / or when the peripheral injection diameter ⁇ increases.
  • the flame is adjustable in diameter and length so as to avoid impacts on the side walls and / or bottom of the combustion chamber.
  • FGR External flue gas recirculation
  • FGR External flue gas recirculation
  • a percentage of FGR is thus defined by the ratio of the recycled flue gas flow rate QFGR to the comburent combustion burner flow rate entering the burner (each of the flow rates being generally expressed in Nm3 / h for cubic standard meters). per hour), that is:
  • % FGR QFGR / (Qcomb + QFGR)
  • the conventional burners with low NO x emission are able to operate with at the most 15% FGR percentages, beyond 15%, the significant depletion of the oxidant (air in the present example) in O 2 does not allow plus to ensure a stable and safe combustion.
  • the present invention aims to remedy at least one of the disadvantages mentioned above and to propose a new type of burner, as well as a combustion method associated with said burner.
  • the present invention relates to a burner intended to be mounted in a fireplace, said burner comprising at least: - A central nozzle configured to be fed with oxidant and fuel;
  • peripheral nozzles configured to be fed with oxidant and fuel and which each comprise at least one upstream fuel injector so as to pre-mix the fuel and the oxidant in said nozzle;
  • At least one oxidant inlet connected to said central and / or peripheral nozzles;
  • peripheral nozzles each comprise a flame stabilizer disposed at the end of said peripheral nozzle intended to open into the focus, as well as an end injector for injecting fuel at said end of said peripheral nozzle .
  • the particular structure of the burner according to the invention makes it possible in particular to obtain a combustion of the fuel, such as a gas, with a NO x emission of less than 10 ppm, for the use of said burner in foci of reduced dimensions.
  • said burner structure makes it possible in particular to control:
  • the addition of fuel injector at the end of the burner allows local enrichment of the premix at the outlet of the peripheral nozzle, locally increasing the flame temperature to promote the attachment thereof.
  • a burner comprises an end in which fuel and oxidant are conveyed by the nozzles and in which a combustion reaction occurs, that is to say an area which may also be referred to as the sub-nose of the nozzle. burner. It is generally the area immediately downstream of the nozzles.
  • the burner comprises a fuel supply.
  • the burner is a gas burner and premix.
  • said burner is intended to burn various gases, such as methane, propane, biogas, etc.
  • the burner has a main axis.
  • the main axis is generally a straight line passing through the center of the burner and parallel to the largest dimension of the burner.
  • the main axis can also be confused with the axis of revolution of the burner.
  • each of the nozzles, central or peripheral has a longitudinal axis substantially parallel to the main axis of the burner.
  • a nozzle whether it is central or peripheral, comprises:
  • a flow conduit in which can flow fuel, oxidant or a fuel-oxidant mixture
  • an injector or several injectors for oxidant, fuel or a fuel-oxidant mixture is provided.
  • the flame stabilizer has an area between 40 and 70% of the section of the associated peripheral nozzle, and preferably an area of between 50 and 70% (the section of the peripheral nozzle identifying itself in particular to the passage section of the nozzle flow duct).
  • This specific surface gap notably makes it possible to improve the premixing in the peripheral nozzles, but also to obtain a more linear gas velocity profile (at say the gas velocity variations between the center and the periphery of the nozzle are reduced).
  • the flame stabilizer comprises a central portion disposed in the center of the peripheral nozzle, it is the surface of the central portion which must have an area of between 40 and 70%, or preferably between 50 and 70% , section of the nozzle.
  • the flame stabilizer is connected to the burner structure by an intermediate piece maintaining said central portion at the center of the peripheral nozzle.
  • the central nozzle comprises a central injector configured to inject fuel, characterized in that said injector comprises radial injection openings which are orthogonal to the main axis of the burner.
  • the central nozzle comprises an oxidizer injector which has oxidant injection openings which are straight and substantially parallel to the main axis of the burner.
  • the fuel-oxidant injections are orthogonal to each other in the central nozzle of the burner, causing among other things a better attachment of the flame.
  • said burner comprises injection lances configured to inject fuel at the periphery of the central nozzle and / or peripheral nozzles.
  • the present invention also relates to a combustion method for a burner, as defined above, configured to burn fuel flowing through the burner with a total flow rate.
  • the central nozzle is configured to deliver a fuel flow C
  • the set of upstream injectors is configured to deliver a fuel flow P
  • the set of end injectors is config ured to deliver a fuel flow S
  • the fuel flow P representing at most 85% of the total fuel flow rate QT
  • the fuel flow rate C representing at most 10% of the total fuel flow rate QT
  • the fuel flow rate S representing a maximum of 15% the total fuel flow QT.
  • the fuel flow P represents at least 70% of the total fuel flow QT
  • the fuel flow C represents at least 5% of the total fuel flow QT.
  • the set of injection lances delivers a fuel flow G representing at most 20% of the total fuel flow rate QT.
  • the fuel flow G represents at most 10% of the total fuel flow QT.
  • the oxidant comprises at most 35% of combustion fumes (ie a% FGR less than or equal to 35%).
  • FIG. 3 represents a schematic perspective view of a burner according to the invention
  • FIGS. 4 to 6 represent very schematic views, in cross-section and in longitudinal section, of the burner nozzles of FIG.
  • Figure 3 is a schematic representation of a burner 11 according to the invention to be mounted in a fireplace having for example reduced dimensions.
  • the burner 11 comprises a main body 13, for example of substantially cylindrical shape, in which is arranged an oxidizer inlet 13a.
  • the oxidizer inlet 13a generally comprises a regulating means, such as a flap, of the amount of oxidant entering the main body 13.
  • the oxidant used is air, but any oxidizer for combustion can be used.
  • the burner 11 also comprises a feed means (not shown in FIG. 3) for fuel, more particularly a gas, such as methane propane, and one or more nozzles 15 and 17. More particularly, the burner 11 comprises a so-called central nozzle 15 and so-called peripheral nozzles 17 arranged around the central nozzle 15.
  • fuel more particularly a gas, such as methane propane
  • nozzles 15 and 17 More particularly, the burner 11 comprises a so-called central nozzle 15 and so-called peripheral nozzles 17 arranged around the central nozzle 15.
  • the central nozzle 15 is intended to create a radial flame, while the peripheral nozzles 17 are intended to create mainly axial flames.
  • the radial flame generated by the central nozzle 15 also has the function of ensuring at least partly the ignition between peripheral nozzles 17.
  • peripheral nozzles 17 are arranged circularly, around the central nozzle 15, with a diameter cpp, the diameter cpp identifying with the peripheral injection diameter previously detailed.
  • the different nozzles of a burner comprise at least one flow duct, as well as one or several injectors of oxidizer, fuel or an oxidant / fuel mixture.
  • the flow conduit comprises a first end connected to the oxidizer inlet 13a and a second end opening to an area in which the combustion is carried out and in which the flame is generated.
  • the set of nozzles, central 15 and peripheral 17, open at an end 11a intended to open into the home when the burner is in the mounted position also referred to as the nose burner area.
  • This end or zone is the place where the combustion takes place (it is an area in which the fuel and the oxidant having been brought by the different nozzles will be found in order to generate a combustion reaction).
  • the burner 11 has a main axis A (or central), which is for example the axis of revolution of the central nozzle 15 (this may also be the axis of revolution of the burner).
  • Each of the axes of revolution of the peripheral nozzles 17 is part of a circle of diameter cpp whose center belongs to the main axis A.
  • the burner 11 comprises fuel injection lances 19 disposed peripherally outwardly of the peripheral nozzles 17.
  • Said fuel lances 19 are preferably arranged in a circular manner, between or around the peripheral nozzles 17. It will be noted, however, that the presence of injection lances in the burner is only one embodiment of the invention and that the injection lances 19 are not necessary for the proper functioning of the burner 11.
  • the hearth comes to cap the diameter circle ⁇ > B.
  • an equivalent diameter C> E of the hearth which corresponds to a circle which fits in the walls delimiting the focus and which surrounds the circle of diameter ⁇ > B.
  • the central nozzle 15 comprises two parts:
  • a central fuel injector 151 configured to radially inject fuel into a furnace (radially with respect to the main axis A of the central nozzle 15);
  • the central injector 151 is protruding, of substantially cylindrical shape, and comprises a plurality of openings 157.
  • FIG. 4 is a diagrammatic view in longitudinal section of the central nozzle 15 of the burner of FIG.
  • the central nozzle 15 comprises a flow conduit 154 having a first 154a and a second end 154b, and a fuel supply conduit 152 connecting the end portion of the central injector 151 to a fuel source.
  • the first end 154a of the central nozzle 15 is connected to the oxidizer inlet 13a so as to allow the oxidant to circulate inside said duct 154.
  • the second end 154b opens at the end burner 11a, when the burner is in mounted position in the fireplace.
  • FIGS. 5a to 5c Details of the terminal part, that is to say the part situated near the combustion end 11a of the burner 11, of the central nozzle 15 are shown in FIGS. 5a to 5c and will be explained hereinafter below. of these figures.
  • Figures 5a to 5c are very schematic views of the central injector 151 respectively in cross section and longitudinal.
  • the openings 157 are radial, arranged circularly around the main axis A (which is also the axis of revolution of the central nozzle 15) and oriented orthogonally to said main axis A of the burner 11.
  • the oxidizer injector 153 includes a plurality of apertures 159 oriented substantially along the main axis A (i.e., the normal to the passage section of the aperture 159 is substantially parallel to the major axis AT).
  • the openings 157 and 159 respectively of the central injector 151 and the oxidizer injector 153 are preferably straight.
  • FIG. 6, for its part, is a very schematic view, in longitudinal section, of a peripheral nozzle 17.
  • the peripheral nozzle 17 comprises a flow duct 171 having a first and a second end 171b, as well as two fuel injectors, respectively upstream (or pre-mixing) 172 and nose 173 respectively.
  • the first end of the peripheral nozzle 17 is connected to the oxidizer inlet 13a so as to allow the oxidant to circulate inside said conduit 171.
  • the second end 171b opens at the end of the combustion of the burner 11a.
  • the upstream injector 172 is disposed in the flow duct 171 and is configured to inject fuel so that it mixes with the oxidant, so there is a fuel-oxidant premix that is made in the nozzle 17.
  • the premix is made in the time required for the fuel to reach the second end 171b.
  • the peripheral nozzle 17 further comprises a flame stabilizer 175.
  • the nose injector 173 is configured to inject fuel at the nose of the peripheral nozzle 17, which also corresponds to at the nose of the burner 11a. More particularly, the nose injector 173 opens at the level of the flame stabilizer 175, for example by crossing it at its center (which is also the center of the peripheral nozzle 17).
  • the upstream injector 172 and the nose injector 173 may be separate and independent fuel injectors, but may be, as in the present embodiment, connected to each other, the end injector 173 being fluidly connected to the upstream injector 172.
  • the flame stabilizer 175 is held in the center of the peripheral nozzle 17 via the end injector 173 (said injector 173 then serves as support for the stabilizer 175).
  • the oxidant enters through the oxidizer inlet 13a and flows in the central nozzle 15 and the peripheral nozzles 17.
  • the oxidant exits the burner 11 through the openings 159 of the oxidizer injector 153 and by the peripheral nozzles 17, through the second ends 171b, passing around the flame stabilizers 175.
  • the burner 11 delivers a total fuel flow QT.
  • the central nozzle 15 delivers a fuel flow rate denoted C
  • the set of upstream injectors 172 of the peripheral nozzles 17 have a fuel flow rate denoted P
  • the set of end injectors 173 of the peripheral nozzles 17 have a noted fuel flow rate.
  • S and the set of peripheral lances 19 delivers a fuel flow rated G.
  • the total fuel flow rate QT flowing through the burner 11 is the sum of the flow rates indicated above C, P, S and G.
  • the total fuel flow rate QT flowing through the burner 11 is the sum of flow rates C, P , S.
  • the combustion process according to the invention has at least: a fuel flow P between 70 and 85% of the total fuel flow rate QT;
  • a fuel flow rate S comprised between 1 and 15% of the total fuel flow rate QT, and preferably between 7 and 15% of the total fuel flow rate QT.
  • the set of injection lances delivers a fuel flow G equal to at most 20% of the total fuel flow rate QT, and preferably less than 10% of the total fuel flow QT.
  • the oxidant used in the combustion process comprises at most 35% combustion fumes (ie a% FGR less than or equal to 35%), and preferably between 20 and 35% of the combustion fumes. combustion fumes (ie a% FGR between 20 and 35%).

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

La présente invention se rapporte à un brûleur destiné à être monté dans un foyer, ledit brûleur comportant au moins : - une buse centrale (15) configurée pour être alimentée en comburant et en combustible; - une pluralité de buses périphériques (17) configurée pour être alimentée en comburant et en combustible et qui comportent chacune au moins un injecteur amont (171) de combustible de manière à pré-mélanger le combustible et le comburant dans ladite buse (17); - au moins une entrée (13a) de comburant reliée auxdites buses centrale (15) et/ou périphériques (17); caractérisé en ce que lesdites buses périphériques (17) comprennent chacune un stabilisateur (175) de flamme disposé à l'extrémité ladite buse périphérique (17) destiné à déboucher dans le foyer, ainsi qu'un injecteur d'extrémité (173) pour injecter du combustible au niveau de ladite extrémité de ladite buse périphérique (17).

Description

BRULEUR ET PROCEDE DE COMBUSTION POUR BRULEUR
La présente invention se rapporte à un brûleur, ainsi qu'au procédé de combustion pour ledit brûleur.
Plus particulièrement, le brûleur est un brûleur gaz à prémélange destiné à des applications industrielles telles que chaudières, des générateurs de gaz chauds... Ce type de brûleur est généralement destiné à être monté dans un foyer (également appelé chambre de combustion) dans lequel la flamme est générée.
Les brûleurs, lors de la combustion émettent des oxydes d'azote, notés NOx ci-après, qui sont une conséquence indésirable de la combustion, car considérés comme des polluants nocifs pour l'environnement et la santé.
Ainsi, les différents pays ou états imposent des normes et réglementations de plus en plus drastiques sur le niveau de rejet acceptable des NOx par les brûleurs.
A titre d'exemple, dans le cas des « chaudières package », les réglementations environnementales catégorisent lesdites chaudières package en fonction de l'importance des rejets de NOx, par exemple on parle d'un niveau dit :
NOx Standard (ou en langue anglaise « Standard NOx ») si le niveau de rejet des NOx est inférieur à 60 ppm (pour partie par million) ;
Bas NOx (ou en langue anglaise « Low NOx ») si le niveau de rejet des NOx est inférieur à 30 ppm ;
Ultra-Bas NOx (ou en langue anglaise « Ultra-Low NOx ») si le niveau de rejet des NOx est inférieur à 10 ppm (comme cela est par exemple demandé en Californie, Texas, Louisiane, New Jersey...).
On notera qu'une chaudière « package » est par une exemple une chaudière industrielle présentant des dimensions suffisamment réduites pour que leur transport (généralement transportable par un camion standard) et leur installation en soit facilité, par conséquent ce type de chaudière comporte un foyer dont le volume et/ou le diamètre sont réduits par rapport à une chaudière classique.
Néanmoins, les dimensions réduites du foyer ont pour conséquence de rendre difficile l'obtention d'une flamme stable produisant peu d'oxydes d'azote.
Ainsi, la demanderesse a pu constater sur ce type d'application que la quantité de NOx formés lors de la combustion dépend notamment de grandeurs physiques mentionnées ci-après et illustrées à la figure 1.
Les figures la, lb, 2a et 2b sont des vues très schématiques, en coupe longitudinale ou transversale, d'un brûleur 1 monté dans un foyer 3 ou 3'.
Le brûleur 1 comprend une buse centrale 5 et une pluralité de buses périphériques 7 disposées, de façon sensiblement circulaire, autour de la buse centrale 5. De plus, le brûleur 1 présente un diamètre apparent Ç>B et un diamètre d'injection périphérique φρ.
Le diamètre apparent Ç>B du brûleur correspond au diamètre effectivement occupé par la ou les flammes du brûleur dans le foyer 3 (cela correspond sensiblement à la section utile vue par la flamme).
Le diamètre d'injection périphérique cpp correspond, quant à lui, à la distance entre deux buses périphériques 7 opposées, c'est-à-dire la droite reliant le centre de deux buses périphériques 7 opposées et passant par le centre de la buse centrale 5.
Le foyer 3 présente, quant à lui, un diamètre équivalent Ç>E qui est le diamètre utile dans lequel l'énergie générée par le brûleur 1 peut se répartir (cela correspond à la surface utile du foyer dans le processus de combustion).
Ainsi, lorsque le brûleur 1 est en fonctionnement, celui-ci génère une puissance totale notée PB, la puissance totale PB se composant d'une puissance dite centrale Pc générée par la buse centrale 5 et d'une puissance dite périphérique Pp générée par les buses périphériques 7.
On peut ainsi caractériser un brûleur 1 au moins par les grandeurs physiques suivantes : - la charge volumique Cv (exprimée en kW/m3 ou kJ/s/ m3) qui correspond à la quantité d'énergie apportée par unité de temps par le brûleur 1 rapportée au volume V du foyer 3, soit Cv = PB/V ;
- la charge surfacique transversale Cst (exprimée en kW/m2 ou en kJ/s/m2) qui correspond à la quantité d'énergie par unité de temps apportée par le brûleur 1, soit PB rapporté à la section transversale ST du foyer 3, d'où Cst = PB/ST (la section transversale ST correspondant à la surface définie par le cercle de diamètre Ç>E) ;
- la densité surfacique de puissance périphérique DP (exprimée en kW/m2 ou en kJ/s/ m2) qui correspond à la quantité d'énergie périphérique par unité de temps apportée par les buses périphériques 7 du brûleur 1, soit Pp rapportée à la section transversale du foyer dans laquelle la puissance périphérique est développée, d'où :
La Demanderesse a ainsi pu constater que dans des foyers présentant des dimensions restreintes, la quantité de NOx formés est directement proportionnelle à la densité surfacique de puissance périphérique Dp. Pour une puissance de brûleur donnée, plus le foyer est petit, plus la densité surfacique de puissance périphérique Dp augmente et plus la quantité de NOx générée augmente.
Plusieurs solutions techniques sont connues pour réduire la quantité de NOx engendrés lors de la combustion, telles que :
- La recirculation interne des fumées. En effet, lorsque les dimensions du foyer le permettent, la puissance périphérique Pp induit, par l'intermédiaire de l'impulsion des jets de combustible, des phénomènes de recirculation interne des fumées qui permettent d'abaisser localement la température de flamme et de diminuer ainsi la quantité de NOx formés.
Ces phénomènes de recirculation des fumées, référencées Rf et Rf', sont plus particulièrement illustrés aux figures 2a et 2b qui représentent chacune un brûleur similaire à celui de la figure 1. Les mêmes références sont utilisées ci-après pour désigner des éléments similaires.
Ainsi, la seule différence, entre l'ensemble brûleur 1 - foyer 3 de la figure 2a et l'ensemble brûleur l' - foyer 3' de la figure 2b réside dans le fait que le foyer 3' présente des dimensions inférieures au foyer 3, les brûleurs 1 et l' étant, quant à eux, identiques.
On constate ainsi que la diminution des dimensions du foyer 3' diminue la quantité de fumée interne apte à recirculer pour permettre une diminution de la température de la flamme engendrée par le brûleur 1'.
De plus, dans le cas des foyers présentant des dimensions restreintes, la densité surfacique de puissance périphérique Dp augmente. Ceci couplé au fait que le phénomène de recirculation interne des fumées devient faible, voire nul (Figure 2b), entraîne une augmentation significative de la quantité de NOx formée.
- L'étagement du combustible, qui consiste à introduire de façon fractionnée le combustible dans le brûleur, pour entraîner la création de différentes zones de combustion permettant la réduction des NOx déjà formés.
Ainsi, dans la zone dite primaire de combustion, c'est-à-dire au niveau de la buse centrale 5, la combustion est réalisée dans des conditions d'excès d'air, ce qui entraîne la formation de NOx thermiques. On parle de NOx thermiques lorsque ceux-ci sont formés par combinaison chimique de l'oxygène et de l'azote de l'air lors d'une combustion à très haute température (généralement supérieure à 1500°C).
Tandis que, dans la zone de combustion dite secondaire ou zone de re-combustion, c'est-à-dire au niveau des buses périphériques, le combustible (ici du gaz) est injecté dans des fumées issues de la zone primaire de combustion. Cette atmosphère réductrice conduit à la réduction des NOx précédemment formés. En effet, des radicaux hydrocarbonés (CHi) produits dans cette atmosphère réduisent les NOx thermiques en N2.
Cependant, l'efficacité de cette solution technique dépend principalement de la répartition des puissances centrale Pc et périphérique Pp, ainsi que du diamètre d'injection périphérique φρ.
Ainsi, la quantité de NOx formés diminue, lorsque le transfert de puissance du centre du brûleur vers la périphérie augmente et/ou lorsque le diamètre d'injection périphérique φρ augmente.
Les solutions techniques de la recirculation interne des fumées et de l'étagement du combustible sont souvent combinées pour optimiser la quantité de NOx générée par un brûleur.
On notera également qu'il est important que :
- le montage de l'ensemble foyer/brûleur soit simple,
- les débits de comburant et/ou de carburant lors du fonctionnement du brûleur soient aisément modulables,
- la flamme de combustion soit stable, et/ou
- la flamme soit réglable en diamètre et en longueur de manière à éviter qu'il n'y ait des impacts sur les parois latérales et/ou de fond de la chambre de combustion.
Malheureusement, dans le cas des foyers présentant des dimensions restreintes, l'utilisation et la mise en œuvre de ces techniques sont limitées. En effet, les techniques de recirculation interne des fumées ou d'étagement de combustible ne sont efficaces que si le diamètre du foyer est suffisamment grand. De plus, comme le diamètre d'injection périphérique est borné par le diamètre du foyer et qu'il y a une augmentation de la puissance périphérique (qui entraine l'augmentation de la densité surfacique de puissance périphérique), on a une augmentation de la quantité de NOx formés lors de la combustion.
Néanmoins, on peut également souligner que dans le cas de foyers trop étroits, il y a des techniques secondaires de réduction des NOx telles que : - l'injection de solution d'urée dans les fumées, technique également désignée sous l'acronyme « SNCR » (pour « Sélective Non- Catalytic Réduction » en langue anglais ou « réduction sélective non catalytique » en langue française), cette technique présente l'inconvénient d'être très onéreuse, car nécessitant un suivi et un entretien conséquent.
- La recirculation externe des fumées, technique également désignée sous l'acronyme « FGR » (pour « Flue Gas Recirculation » en langue anglais ou pour « recirculation des fumées de combustion » en langue française), qui consiste à récupérer une partie des fumées de combustion et de la réinjecter au niveau de l'entrée du comburant du brûleur (le comburant étant alors un mélange comburant-fumée, le comburant étant par exemple de l'air).
On définit ainsi un pourcentage de FGR, référencé %FGR, par le rapport du débit des fumées recyclées QFGR sur le débit de comburant de Combe de combustion entrant dans le brûleur (chacun des débits étant généralement exprimés en Nm3/h pour Normo-mètres cubes par heure), soit :
%FGR = QFGR / (Qcomb + QFGR)
Les brûleurs conventionnels à faible émission de NOx sont aptes à fonctionner avec au maximum des pourcentages de FGR de 15%, au- delà de 15%, l'appauvrissement significatif du comburant (l'air dans le présent exemple) en O2 ne permet plus d'assurer une combustion stable et sûre.
Ainsi, un brûleur industriel capable de fonctionner avec des pourcentages de FGR élevés (c'est-à-dire compris entre 20 à 35%) adapté aux foyers présentant des dimensions réduites est un enjeu économique important.
Ainsi, la présente invention vise à remédier à au moins un des inconvénients évoqués ci-dessus et à proposer un nouveau type de brûleur, ainsi qu'un procédé de combustion associé audit brûleur.
Ainsi, la présente invention se rapporte à un brûleur destiné à être monté dans un foyer, ledit brûleur comportant au moins : - une buse centrale configurée pour être alimentée en comburant et en combustible ;
- une pluralité de buses périphériques configurée pour être alimentée en comburant et en combustible et qui comportent chacune au moins un injecteur amont de combustible de manière à pré-mélanger le combustible et le comburant dans ladite buse ;
- au moins une entrée de comburant reliée auxdites buses centrale et/ou périphériques ;
caractérisé en ce que lesdites buses périphériques comprennent chacune un stabilisateur de flamme disposé à l'extrémité de ladite buse périphérique destinée à déboucher dans le foyer, ainsi qu'un injecteur d'extrémité pour injecter du combustible au niveau de ladite extrémité de ladite buse périphérique.
La structure particulière du brûleur selon l'invention permet notamment d'obtenir une combustion du combustible, tel qu'un gaz, avec une émission de NOx inférieure à 10 ppm, ceci pour l'utilisation dudit brûleur dans des foyers de dimensions réduites.
Par ailleurs, ladite structure du brûleur permet notamment de maîtriser :
- les dimensions de la flamme (par exemple son diamètre) et de limiter ainsi les impacts de la flamme sur les parois du foyer ;
- les émissions de CO (monoxyde de carbone) par diminution ou suppression du volume de flamme périphérique ;
- dans le cas où le comburant est de l'air, l'excès d'air résiduel par diminution du taux d'oxygène dans le comburant.
Par ailleurs, l'ajout d'injecteur de combustible au niveau de l'extrémité du brûleur permet un enrichissement local du prémélange à la sortie de la buse périphérique, augmentant localement la température de flamme pour favoriser l'accrochage de celle-ci.
On notera qu'en général, un brûleur comprend une extrémité dans laquelle combustible et comburant sont acheminés par les buses et dans laquelle se produit une réaction de combustion, c'est-à-dire une zone qui peut également désignée par sous terme nez du brûleur. C'est généralement la zone située immédiatement en aval des buses. On peut également définir un nez pour chacune des buses, l'ensemble des nez de buse définissant l'extrémité de combustion ou nez du brûleur.
Selon une caractéristique possible, le brûleur comprend une alimentation en combustible.
Selon une autre caractéristique possible, le brûleur est un brûleur à gaz et à prémélange.
Selon une autre caractéristique possible, ledit brûleur est destiné à brûler divers gaz, tels que du méthane, du propane, du biogaz...
Selon une autre caractéristique possible, le brûleur présente un axe principal.
L'axe principal est généralement une droite passant par le centre du brûleur et qui est parallèle à la plus grande dimension du brûleur. L'axe principal peut également être confondu avec l'axe de révolution du brûleur.
Selon une autre caractéristique possible, chacune des buses, centrale ou périphériques, présente un axe longitudinal sensiblement parallèle à l'axe principal du brûleur.
On notera par ailleurs qu'une buse, que celle-ci soit centrale ou périphérique, comprend :
- un conduit d'écoulement dans lequel peut s'écouler du combustible, du comburant ou un mélange combustible-comburant ;
- un injecteur ou plusieurs injecteurs de comburant, de combustible ou un mélange combustible-comburant.
Selon une autre caractéristique possible, le stabilisateur de flamme présente une surface comprise entre 40 et 70% de la section de la buse périphérique associée, et de préférence une surface comprise entre 50 et 70% (la section de la buse périphérique s'identifiant notamment à la section de passage du conduit d'écoulement de la buse).
Cet intervalle de surface spécifique permet notamment d'améliorer le prémélange dans les buses périphériques, mais également d'obtenir un profil de vitesses des gaz plus linéaire (c'est à dire les variations de vitesses du gaz entre le centre et la périphérie de la buse sont réduites).
Selon une autre caractéristique possible, le stabilisateur de flamme comprend une partie centrale disposée au centre de la buse périphérique, c'est la surface de la partie centrale qui doit présenter une surface comprise entre 40 et 70%, ou préférentiellement entre 50 et 70%, de la section de la buse.
Selon une autre caractéristique possible, le stabilisateur de flamme est relié à la structure du brûleur par une pièce intermédiaire maintenant ladite partie centrale au centre de la buse périphérique.
Selon une autre caractéristique possible, la buse centrale comprend un injecteur central configuré pour injecter du combustible, caractérisé en ce que ledit injecteur comprend des ouvertures d'injection radiales qui sont orthogonales à l'axe principal du brûleur.
Selon une autre caractéristique possible, la buse centrale comprend un injecteur de comburant qui comporte des ouvertures d'injection de comburant qui sont droites et sensiblement parallèles à l'axe principal du brûleur.
Plus particulièrement, le fait que les ouvertures d'injections de comburant soient droites, évitant ainsi qu'il n'y ait une rotation du comburant injecté autour de l'axe principal du brûleur. Cela entraine une diminution de la quantité de NOx formés malgré le fait que le comburant injecté par l'intermédiaire de la buse centrale représente seulement un faible pourcentage du comburant utilisé dans le brûleur.
Ainsi, les injections combustible-comburant sont orthogonales l'une par rapport à l'autre dans la buse centrale du brûleur, entraînant entre autres un meilleur accrochage de la flamme.
Selon une autre caractéristique possible, ledit brûleur comprend des lances d'injection configurées pour injecter du combustible en périphérie de la buse centrale et/ou des buses périphériques.
La présente invention se rapporte également à procédé de combustion pour un brûleur, tel que défini ci-avant, configuré pour brûler du combustible circulant à travers le brûleur avec un débit total noté QT, et dans lequel la buse centrale est config urée pour délivrer u n débit de combustible C, l 'ensemble des injecteurs amonts est configu ré pour délivrer un débit de combustible P, l'ensemble des injecteurs d 'extrémité est config uré pour délivrer un débit de combustible S, le débit de combustible P représentant au maximum 85% d u débit de combustible total QT, le débit de combustible C représentant au maximum 10% d u débit de combustible total QT, le débit de combustible S représentant au maximum 15% d u débit de combustible total QT .
Ces interval les spécifiq ues de débits d u brûleur permettent de minimiser la formation de NOx engend rés par le brûleur tout en permettant la formation d 'une flamme de combustion stable, ceci pour des foyers de d imensions réd uites.
Selon une caractéristiq ue possible d u procédé, le débit de combustible P représente au minimum 70% d u débit de combustible total QT, le débit de combustible C représente au minimum 5% d u débit de combustible total QT .
Selon une autre caractéristique possible, le débit de combustible
S représente au minimum 1% du débit de combustible total QT .
Selon une autre caractéristiq ue possible d u procédé, l 'ensemble des lances d 'injection dél ivre u n débit de combustible G représentant au maximum 20% du débit de combustible total QT.
De préférence, le débit de combustible G représente au maximum 10% du débit de combustible total QT .
Selon une autre caractéristiq ue possible d u procédé, le comburant comprend au maximum 35% de fumées de combustion (soit un %FGR inférieur ou égal à 35%) .
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celles-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donnée uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 3 représente une vue schématique en perspective, d'un brûleur selon l'invention ;
- les figures 4 à 6 représentent des vues très schématiques, en coupe transversale et longitudinale, de buses du brûleur de la figure 3.
La figure 3 est une représentation schématique d'un brûleur 11 selon l'invention destiné à être monté dans un foyer présentant par exemple des dimensions réduites.
Le brûleur 11 comporte un corps principal 13, par exemple de forme sensiblement cylindrique, dans lequel est aménagé une entrée de comburant 13a. L'entrée de comburant 13a comprend généralement un moyen de régulation, tel qu'un volet, de la quantité de comburant entrant dans le corps principal 13. Dans le présent exemple, le comburant utilisé est de l'air, mais n'importe quel comburant permettant une combustion peut être utilisé.
Le brûleur 11 comprend également un moyen d'alimentation (non représenté sur la figure 3) en combustible, plus particulièrement un gaz, tel que du méthane propane, ainsi qu'une ou plusieurs buses 15 et 17. Plus particulièrement, le brûleur 11 comprend une buse dite centrale 15 et des buses dites périphériques 17 disposées autour de la buse centrale 15.
La buse centrale 15 est destinée à créer une flamme radiale, tandis que les buses périphériques 17 sont destinées à créer des flammes principalement axiales. La flamme radiale engendrée par la buse centrale 15 a également pour fonction d'assurer au moins en partie l'allumage entre des buses périphériques 17.
Généralement, les buses périphériques 17 sont disposées circulairement, autour de la buse centrale 15, selon un diamètre cpp, le diamètre cpp s'identifiant au diamètre d'injection périphérique précédemment détaillé.
On peut également noter que les différentes buses d'un brûleur comprennent au moins un conduit d'écoulement, ainsi qu'un ou plusieurs injecteurs de comburant, de combustible ou un mélange comburant/combustible.
Ainsi, le conduit d'écoulement comprend une première extrémité reliée à l'entrée de comburant 13a et une deuxième extrémité débouchant sur une zone dans laquelle la combustion s'effectue et dans laquelle la flamme est générée.
Plus particulièrement, l'ensemble des buses, centrale 15 et périphériques 17, débouchent au niveau d'une extrémité lia destinée à débouchée dans le foyer lorsque le brûleur est en position montée, zone également désignée sous le terme nez du brûleur. Cette extrémité ou zone est l'endroit où se déroule la combustion (c'est une zone dans laquelle le combustible et le comburant ayant été amenés par les différentes buses vont se retrouver afin d'y engendrer une réaction de combustion). On peut également définir une extrémité (ou nez) pour chacune des buses 15 et 17, l'ensemble des extrémités des buses définissant l'extrémité du brûleur lia.
Le brûleur 11 présente un axe principal A (ou central), qui est par exemple l'axe de révolution de la buse centrale 15 (cela peut être également l'axe de révolution du brûleur). Chacun des axes de révolution des buses périphériques 17 s'inscrit dans un cercle de diamètre cpp dont le centre appartient à l'axe principal A.
De plus, dans le mode de réalisation représenté, le brûleur 11 comprend des lances d'injection 19 de combustible disposées en périphérie, vers l'extérieur, des buses périphériques 17.
Lesdites lances 19 de combustible sont préférentiellement disposées de façon circulaire, entre ou autour des buses périphériques 17. On notera cependant que la présence de lances d'injection dans le brûleur n'est qu'une option de réalisation de l'invention et que les lances d'injection 19 ne sont pas nécessaires au bon fonctionnement du brûleur 11.
On peut ainsi définir un cercle de diamètre Ç>B dans lequel s'inscrit la buse centrale 15, les buses périphériques 17 et les lances d'injection 19 lorsque le brûleur 11 en comporte, le diamètre Ç>B s'identifiant au diamètre du brûleur 11 (détaillé ci-avant).
De plus, lorsque le brûleur 11 est monté dans un foyer (également désigné sous le terme chambre combustion), le foyer vient coiffer le cercle de diamètre Ç>B. On peut alors définir un diamètre équivalent Ç>E du foyer qui correspond à un cercle qui s'inscrit dans les parois délimitant le foyer et qui entoure le cercle de de diamètre Ç>B.
On peut ainsi voir, plus particulièrement visible à la figure 3, que la buse centrale 15 comprend deux parties :
- un injecteur central 151 de combustible configuré pour injecter radialement du combustible dans un foyer (radialement par rapport à l'axe principal A de la buse centrale 15) ;
- un injecteur de comburant 153 entourant l'injecteur central 151. L'injecteur central 151 est saillant, de forme sensiblement cylindrique, et comprend une pluralité d'ouvertures 157.
La figure 4 est une vue schématique en coupe longitudinale de la buse centrale 15 du brûleur de la figure 3.
La buse centrale 15 comprend un conduit d'écoulement 154 présentant une première 154a et une deuxième extrémité 154b, ainsi qu'un conduit d'amenée 152 de combustible reliant la partie terminale de l'injecteur central 151 à une source de combustible.
La première extrémité 154a de la buse centrale 15 est reliée à l'entrée de comburant 13a de manière à permettre au comburant de circuler à l'intérieur dudit conduit 154. La deuxième extrémité 154b, quant à elle, débouche au niveau de l'extrémité du brûleur lia, lorsque le brûleur est en position montée dans le foyer.
Des détails de la partie terminale, c'est-à-dire la partie située à proximité de l'extrémité de combustion lia du brûleur 11, de la buse centrale 15 sont représentés aux figures 5a à 5c et seront explicitées ci- après au regard de ces figures.
Ainsi, les figures 5a à 5c sont des vues très schématiques de l'injecteur central 151 respectivement en coupe transversale et longitudinale. Les ouvertures 157 sont radiales, disposées circulairement autour de l'axe principal A (qui est également l'axe de révolution de la buse centrale 15) et orientées orthogonalement audit axe principal A du brûleur 11.
L'injecteur de comburant 153 comprend une pluralité d'ouvertures 159 orientées sensiblement selon l'axe principal A (c'est-à- dire que la normale à la section de passage de l'ouverture 159 est sensiblement parallèle à l'axe principal A).
Les ouvertures 157 et 159 respectivement de l'injecteur central 151 et de l'injecteur de comburant 153 sont de préférence droites.
La figure 6, quant à elle, est une vue très schématique, en coupe longitudinale d'une buse périphérique 17.
Comme expliqué précédemment, la buse périphérique 17 comprend un conduit d'écoulement 171 présentant une première et une deuxième extrémité 171b, ainsi que deux injecteurs de combustible, dits respectivement amont (ou de prémélange) 172 et de nez 173.
La première extrémité de la buse périphérique 17 est relié à l'entrée de comburant 13a de manière à permettre au comburant de circuler à l'intérieur dudit conduit 171. La deuxième extrémité 171b, quant à elle, débouche au niveau de l'extrémité de combustion du brûleur lia.
L'injecteur amont 172 est disposé dans le conduit d'écoulement 171 et est configuré pour injecter du combustible afin que celui-ci se mélange avec le comburant, il y a donc un pré-mélange combustible- comburant qui s'effectue dans la buse périphérique 17. Le pré-mélange s'effectue dans le temps nécessaire au combustible pour atteindre la deuxième extrémité 171b.
La buse périphérique 17 comprend en outre un stabilisateur de flamme 175. Ledit stabilisateur de flamme 175, généralement disposé au niveau de la deuxième extrémité 171b, comprend une partie centrale 175a disposée au centre de la buse périphérique 17, plus particulièrement au centre du conduit d'écoulement 171.
L'injecteur de nez 173 est configuré pour injecter du combustible au niveau du nez de la buse périphérique 17, qui correspond également au nez du brûleur lia. Plus particulièrement, l'injecteur de nez 173 débouche au niveau du stabilisateur de flamme 175, par exemple en traversant celui-ci en son centre (qui est également le centre de la buse périphérique 17).
L'injecteur amont 172 et l'injecteur de nez 173 peuvent être des injecteurs de combustible distincts et indépendants, mais peuvent être, comme dans le présent mode de réalisation, reliés l'un à l'autre, l'injecteur d'extrémité 173 étant relié fluidiquement à l'injecteur amont 172.
On notera également que le stabilisateur de flamme 175 est maintenu au centre de la buse périphérique 17 par l'intermédiaire de l'injecteur d'extrémité 173 (ledit injecteur 173 sert alors de support au stabilisateur 175).
Ainsi, lorsque le brûleur 11 est en fonctionnement, du comburant entre par l'entrée de comburant 13a et circule dans la buse centrale 15 et les buses périphériques 17. Le comburant sort du brûleur 11 par les ouvertures 159 de l'injecteur de comburant 153 et par les buses périphériques 17, par l'intermédiaire des deuxième extrémités 171b, en passant autour des stabilisateurs de flamme 175.
De plus, le brûleur 11 délivre un débit de combustible total QT.
La buse centrale 15 délivre un débit de combustible noté C, l'ensemble des injecteurs amont 172 des buses périphériques 17 présentent un débit de combustible noté P, l'ensemble des injecteurs d'extrémité 173 des buses périphériques 17 présentent un débit de combustible noté S et l'ensemble des lances périphériques 19 délivre un débit de combustible noté G.
Ainsi, le débit de combustible total QT circulant à travers le brûleur 11 est la somme des débits indiqués ci-dessus C, P, S et G.
On notera cependant que la présence des lances d'injections est optionnelle et que dans le cas où le brûleur ne comporte pas de lances d'injection, le débit de combustible total QT circulant à travers le brûleur 11 est la somme des débits C, P, S.
Le procédé de combustion selon l'invention présente au moins : - un débit de combustible P compris entre 70 et 85% d u débit de combustible total QT ;
- un débit de combustible C compris entre 5 et 10% du débit de combustible total QT ;
- un débit de combustible S compris entre 1 et 15% du débit de combustible total QT, et préférentiel lement compris entre 7 et 15% du débit de combustible total QT .
Par ailleu rs, lorsq ue le brûleur 11 comporte des lances d 'injection 19, l'ensemble des lances d 'injection dél ivre un débit de combustible G valant au maximum de 20% d u débit de combustible total QT, et préférentiel lement inférieur à 10% d u débit de combustible total QT .
De plus, le comburant util isé dans le procédé de combustion comprend au maximum 35% de fumées de combustion (c'est-à-d ire un % FGR inférieur ou égal à 35%), et de préférence entre 20 et 35% de fumées de combustion (c'est-à-d ire un %FGR compris entre 20 et 35%) .

Claims

REVENDICATIONS
Brûleur destiné à être monté dans un foyer, ledit brûleur comportant au moins :
- une buse centrale (15) configurée pour être alimentée en comburant et en combustible ;
- une pluralité de buses périphériques (17) configurée pour être alimentée en comburant et en combustible et qui comportent chacune au moins un injecteur amont (172) de combustible de manière à pré-mélanger le combustible et le comburant dans ladite buse (17) ;
- au moins une entrée (13a) de comburant reliée auxdites buses centrale (15) et/ou périphériques (17) ;
caractérisé en ce que lesdites buses périphériques (17) comprennent chacune un stabilisateur (175) de flamme disposé à l'extrémité ladite buse périphérique (17) destinée à déboucher dans le foyer, ainsi qu'un injecteur d'extrémité (173) pour injecter du combustible au niveau de ladite extrémité de ladite buse périphérique (17).
Brûleur selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le stabilisateur (175) de flamme présente une surface comprise entre 40 et 70% de la section de la buse périphérique associée.
Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la buse centrale (15) comprend un injecteur central (151) configuré pour injecter du combustible, caractérisé en ce que ledit injecteur (151) comprend des ouvertures d'injection (157) radiales qui sont orthogonales à l'axe principal (A) du brûleur (11). Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la buse centrale (15) comprend un injecteur de comburant (153) qui comporte des ouvertures d'injection de comburant (159) qui sont droites et sensiblement parallèles à l'axe principal (A) du brûleur (11).
Brûleur selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des lances d'injection (19) configurées pour injecter du combustible en périphérie de la buse centrale (15) et/ou des buses périphériques (17).
Procédé de combustion pour un brûleur (11) selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le brûleur (11) est configuré pour brûler un débit de combustible total noté QT circulant à travers le brûleur (11), et dans lequel la buse centrale (15) est configurée pour délivrer un débit de combustible C, l'ensemble des injecteurs amonts (172) est configuré pour délivrer un débit de combustible P, l'ensemble des injecteurs d'extrémité (173) est configuré pour délivrer un débit de combustible S,
le débit de combustible P représentant au maximum 85% du débit de combustible total QT,
le débit de combustible C représentant au maximum 10% du débit de combustible total QT,
le débit de combustible S représentant au maximum 15% du débit de combustible total QT.
Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le débit de combustible P représente au minimum 70% du débit de combustible total QT, le débit de combustible C représente au minimum 5% du débit de combustible total QT.
8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que le débit de combustible S représente au minimum de 1% du débit de combustible total QT. 9. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'ensemble des lances d'injection (19) délivre un débit de combustible G valant au maximum de 20% du débit de combustible total QT.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le comburant comprend au maximum 35% de fumées de combustion.
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Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3361535D1 (en) * 1982-05-28 1986-01-30 Bbc Brown Boveri & Cie Gas turbine combustion chamber and method of operating it
DE3241162A1 (de) * 1982-11-08 1984-05-10 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Vormischbrenner mit integriertem diffusionsbrenner
US5263325A (en) * 1991-12-16 1993-11-23 United Technologies Corporation Low NOx combustion
US5471840A (en) * 1994-07-05 1995-12-05 General Electric Company Bluffbody flameholders for low emission gas turbine combustors
US6446439B1 (en) * 1999-11-19 2002-09-10 Power Systems Mfg., Llc Pre-mix nozzle and full ring fuel distribution system for a gas turbine combustor
US6623267B1 (en) * 2002-12-31 2003-09-23 Tibbs M. Golladay, Jr. Industrial burner
CN101737802B (zh) * 2009-11-27 2012-12-26 北京航空航天大学 中心空腔稳火切向燃烧室
CN102214829B (zh) * 2010-04-12 2014-06-11 三星Sdi株式会社 燃烧喷嘴组件及具有该燃烧喷嘴组件的燃料重整器
US9506654B2 (en) * 2011-08-19 2016-11-29 General Electric Company System and method for reducing combustion dynamics in a combustor
FR3004239B1 (fr) * 2013-04-05 2020-10-23 Fives Pillard Bruleur gaz a premelange bas nox
CA2950558C (fr) * 2014-05-30 2020-10-20 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Chambre de combustion pour turbine a gaz
CN105135432B (zh) * 2015-09-21 2017-07-11 上海华之邦科技股份有限公司 一种超低nox燃气燃烧器
CN205480976U (zh) * 2016-01-27 2016-08-17 北京泷涛环境科技有限公司 一种强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器
JP6945468B2 (ja) * 2018-02-06 2021-10-06 三菱パワー株式会社 ガスタービン燃焼器、ガスタービン及びガスタービン燃焼器の制御方法

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