EP4731930A1 - Four equipe de systemes de chauffage radiant hybrides pour le chauffage ou le traitement d'une charge et procede de chauffage ou de traitement d'une telle charge utilisant le four - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un four (10) destiné à chauffer et/ou à traiter au moins une charge choisie parmi une charge hydrocarbonée, oxygénée, NH3, H2O, CO2 et H2, ledit four comprenant une enceinte (12), au moins une entrée (14) pour la charge, un faisceau de tubes (16) disposés à l'intérieur de l'enceinte et connecté à l'entrée (14), et une pluralité de tubes de chauffage radiant (20) situés à l'intérieur de l'enceinte (12). Le four (10) comprend en outre au moins une alimentation en comburant (100), au moins une alimentation en combustible (101) et au moins une alimentation en électricité (102). Chaque tube de chauffage radiant (20) est apte à fonctionner en mode combustion, en mode électrique ou les deux et comprend à cet effet au moins un brûleur et au moins un élément électrique chauffant.

Description

TITRE : FOUR EQUIPE DE SYSTEMES DE CHAUFFAGE RADIANT HYBRIDES POUR LE CHAUFFAGE OU LE TRAITEMENT D’UNE CHARGE ET PROCEDE DE CHAUFFAGE OU DE TRAITEMENT D’UNE TELLE CHARGE UTILISANT LE FOUR

Domaine de l’invention

La présente invention concerne un four, équipé avec des systèmes de chauffage radiant hybrides, pour le chauffage et/ou le traitement d’au moins une charge choisie parmi une charge hydrocarbonée, une charge oxygénée, NH3, H2O, CO2 et H2. L’invention concerne également un procédé de chauffage et/ou de traitement d’une telle charge mettant en œuvre le four de la présente invention. Le four et le procédé selon l’invention sont plus particulièrement utiles dans le domaine du raffinage des charges hydrocarbonées, d’origine pétrolière ou non, et de la pétrochimie.

Etat de la technique

L'industrie du raffinage et de la pétrochimie nécessite de grandes quantités de chaleur pour séparer, convertir ou traiter les charges hydrocarbonées, oxygénées et/ou des gaz tels que NH3, H2O, CO2 et/ou H2. Cette chaleur peut être apportée par différents types d’équipements dont les fours à combustion.

Les fours à combustion comportent généralement deux zones principales : une zone de radiation et une zone de convection située au-dessus de la zone de radiation. Dans ce type de four, la combustion a lieu dans la zone de radiation dans laquelle les flammes transfèrent la chaleur, principalement par radiation, aux fluides circulant à l'intérieur d’un ou plusieurs faisceaux de tubes de procédé. Les gaz de combustion sont acheminés vers la zone de convection où l'énergie sensible des gaz chauds résultant de la combustion est récupérée pour générer de la vapeur, pour surchauffer des vapeurs, pour préchauffer le combustible, pour préchauffer le comburant et/ou pour préchauffer la charge avant son entrée dans la zone de radiation.

Les fours à combustion génèrent cependant des quantités importantes de CO2 et de NO_X qui sont nocives pour l'environnement et ne seront bientôt plus conformes aux normes environnementales. En outre, les flammes à l'intérieur du four sont difficiles à contrôler, ce qui entraîne une distribution non uniforme du flux de chaleur à l’intérieur du four. De plus, les flammes entrent en contact souvent d’une manière asymétrique avec les tubes de procédé à l’intérieur desquels circule la charge, entrainant une augmentation locale de la température des tubes et la création de points chauds, ce qui n’est pas souhaitable (réduction de la durée de vie des tubes et corrosion potentielle en fonction de la qualité du combustible utilisé). Par leur conception, la distribution de chaleur produite par les brûleurs à l’intérieur des fours est ainsi inhomogène. De plus, les gaz de combustion chauds ayant tendance à se déplacer vers le haut et les gaz plus froids vers le bas, il en résulte des températures différentes selon la hauteur du four. Enfin, on observe la formation de dépôts (de suie ou autres) à la surface des tubes de procédé, inhérents à la combustion, qui réduisent progressivement la qualité de l’échange thermique.

Le positionnement des brûleurs par rapport aux faisceaux des tubes ne permet pas de réduire complètement cette inhomogénéité de chauffage. Typiquement, il y a deux grands types de four : (i) des fours cylindriques ou non, avec des brûleurs au milieu et les tubes de procédé disposés en cercle, ou non, le long des parois extérieures, ou (ii) des fours, cylindriques ou non, dont les tubes de procédé sont positionnés au centre du four avec les brûleurs latéralement contre la paroi du four. Etant donné que les flammes se déplacent de manière aléatoire et qu’elles ont une certaine taille par rapport aux tubes de procédé, une distance minimale considérable doit être maintenue entre les brûleurs et les tubes de procédé, ce qui ne favorise pas l'homogénéité du chauffage.

Cette inhomogénéité pourrait être réduite en utilisant des fours entièrement électriques à l’intérieur desquels la chaleur est apportée par des panneaux radiants électriques disposés sur les parois. Toutefois, l’utilisation de panneaux électriques radiants nécessite de modifier entièrement la conception des fours existants et nécessite une alimentation électrique en continu qui n’est pas évidente avec les sources d’électricité intermittentes. Enfin, les systèmes électriques existants peuvent ne pas être suffisants pour apporter la chaleur nécessaire à certains procédés.

Il existe ainsi un besoin pour un four de chauffage et/ou de traitement d’une charge telle qu’une charge hydrocarbonée, oxygénée, NH3, H2O, CO2 et/ou H2, émettant moins de CO2 et de NO_X, notamment dont la conception est similaire à la conception des fours existants ou dont la taille peut être réduite par rapport aux fours existants, et qui permette d’atteindre de manière plus homogène des températures de chauffage élevées.

Résumé de l’invention

A cet effet, l’invention propose un four destiné à chauffer ou à traiter au moins une charge choisie parmi une charge hydrocarbonée, une charge oxygénée, NH3, H2O, CO2 et H2, ledit four comprenant une enceinte, au moins une entrée pour la charge, un faisceau de tubes de procédé disposés à l’intérieur de l’enceinte et connecté à l’au moins une entrée, et une pluralité de systèmes de chauffage radiant situés à l’intérieur de l’enceinte.

Selon l’invention, chaque système de chauffage radiant est un système de chauffage radiant hybride, à savoir apte à produire de la chaleur à partir d’électricité et par combustion.

A cet effet, selon l’invention, le four comprend au moins une alimentation en comburant, au moins une alimentation en combustible et au moins une alimentation en électricité, et chaque système de chauffage radiant est un système de chauffage radiant hybride comprenant au moins : une enveloppe externe définissant une chambre, au moins un brûleur situé à l’intérieur de la chambre, au moins une alimentation en comburant et au moins une alimentation en combustible alimentant l’au moins un brûleur et raccordées aux alimentations correspondantes du four, au moins une évacuation des gaz de combustion débouchant à l’extérieur de l’enceinte, au moins un élément électrique chauffant, au moins une alimentation en électricité raccordée électriquement à l’au moins un élément électrique chauffant et à l’au moins une alimentation en électricité du four.

Ainsi, le four selon l’invention ne comporte pas de zone de convection à proprement parler, les gaz de combustion des systèmes de chauffage radiant étant évacués directement à l’extérieur de l’enceinte du four. En effet, contrairement aux brûleurs, les systèmes de chauffage radiant sont équipés d’une évacuation des gaz de combustions qui ne communique pas avec le volume interne de l’enceinte, l’enveloppe externe de chaque système de chauffage radiant isolant entièrement l’au moins un brûleur du volume interne de l’enceinte. Dit autrement, le four selon l’invention n’est pas équipé de brûleurs dont les gaz de combustion sont libérés à l’intérieur de l’enceinte du four. La structure du four selon l’invention est simple à réaliser et sa fabrication ne nécessite pas de modifications conséquentes des fours existants utilisant des brûleurs. Il suffit en effet de prévoir une alimentation électrique appropriée et de raccorder l’alimentation en comburant et combustible aux systèmes de chauffage radiants. Ceci permet de transformer des fours comprenant une zone de radiation et une zone de convection en fours contenant uniquement une zone de radiation. Alternativement, il est possible de concevoir des fours selon l’invention présentant des dimensions réduites par rapport aux fours existants classiques du fait de la suppression de la zone de convection.

La présence à la fois d’au moins un élément chauffant électrique et d’au moins un brûleur au sein de chaque système de chauffage radiant hybride permet d’alterner la source d’énergie pour produire de la chaleur et ainsi répondre à la disponibilité de l'énergie renouvelable en minimisant les émissions au moindre coût. En mode de chauffage électrique, il est préférable que l’électricité soit d’origine renouvelable. La majorité de l’électricité renouvelable est l’électricité solaire ou éolienne. Ces dernières sont produites d’une manière intermittente. Ce phénomène amènera à des fluctuations de prix qui peuvent être limitées en changeant de mode de chauffage.

Enfin, une température plus homogène peut être obtenue à l’intérieur de l’enceinte du fait de l’apport de chaleur par radiation n’utilisant pas de flammes en contact direct avec les tubes de procédé à l’intérieur desquels circule la charge.

Avantageusement, l’au moins un élément électrique chauffant peut être choisi parmi (i) un élément électrique chauffant fixé sur l’enveloppe externe (notamment sur une face interne ou externe de celle-ci), (ii) un élément électrique chauffant intégré à l’enveloppe externe, (iii) un élément électrique chauffant intégré à un dispositif interne situé à l’intérieur de l’enveloppe externe, (iv) un élément électrique chauffant fixé à un dispositif interne situé à l’intérieur de l’enveloppe externe. Notamment, le dispositif interne peut être un support spécialement conçu pour supporter l’au moins un élément électrique chauffant, ou former l’au moins un élément électrique chauffant, ou être un dispositif interne existant déjà, tel que par exemple un dispositif de mélange.

Ainsi, la chaleur apportée par l’au moins un élément électrique chauffant lorsqu’il est alimenté en électricité est produite dans la même zone que la chaleur apportée par la combustion, de sorte que la surface du système de chauffage radiant (surface de l’enveloppe externe) peut être maintenue sensiblement à la même température quelle que soit l’origine de la chaleur produite.

L’au moins un élément électrique chauffant peut être fixé au dispositif interne et/ou à l’enveloppe externe par des supports le maintenant à distance du dispositif interne, respectivement de l’enveloppe externe. Notamment, lorsque l’au moins un élément chauffant est fixé à l’enveloppe externe, il peut être fixé à une face interne ou externe de celle-ci.

Avantageusement, l’au moins un élément électrique chauffant peut être une élément chauffant résistif par effet Joule, à savoir un élément apte à produire de la chaleur par effet Joule. Il peut ainsi être réalisé de manière très simple, notamment en choisissant un matériau conducteur électrique approprié.

Avantageusement, au moins une partie des systèmes de chauffage radiant peuvent être fixés à au moins une paroi interne de l’enceinte choisie parmi une paroi de fond, une paroi supérieure et une paroi latérale. Ceci peut faciliter la connexion des alimentations des systèmes de chauffage radiant à celles de l’enceinte, et le montage des systèmes de chauffage radiant.

Avantageusement, le four selon l’invention peut comprendre au moins un module, chaque module comprenant au moins un support et au moins deux systèmes de chauffage radiant fixés au support, le support étant équipé d’alimentations en combustible, comburant et électricité raccordées d’une part à des alimentations correspondantes du four et d’autre part aux alimentations correspondantes desdits systèmes de chauffage radiant. Le nombre de systèmes de chauffage radiant par module pourra être choisi en fonction des dimensions du four. De préférence, chaque module peut être fixé via le support à une paroi interne du four, par exemple choisie parmi une paroi de fond, une paroi supérieure et une paroi latérale. L’au moins un module peut être fixé à une paroi interne du four ou reposer sur la paroi de fond. Ceci peut permettre de faciliter le montage et l’installation des systèmes de chauffage radiant à l’intérieur du four. La réalisation de modules permet aussi de réduire le nombre de connexions électriques ainsi que le nombre de conduites d’alimentation en comburant et en carburant entre le four et les systèmes de chauffage radiant, et/ou de réduire le nombre des conduites d’évacuation des fumées produites par les systèmes de chauffage radiant, ce qui peut faciliter la maintenance et aussi la récupération de la chaleur des fumées de combustion.

On pourra prévoir qu’une partie des systèmes de chauffage radiant soient agencés en un ou plusieurs modules et que le reste des systèmes de chauffage radiant soient fixés individuellement à au moins une paroi interne de l’enceinte, tel que précédemment décrit.

Quel que soit le mode de réalisation, les systèmes de chauffage radiant peuvent être répartis de manière régulière à l’intérieur de l’enceinte du four, entre les tubes de procédé. Ils pourront ainsi être disposés le long des parois internes de l’enceinte et/ou à distance de celles-ci. Ceci permet d’améliorer davantage l’homogénéité de la température à l’intérieur de l’enceinte et à l’intérieur des tubes de procédé. Une répartition irrégulière peut toutefois être envisagée. La configuration relative des systèmes de chauffage radiant par rapport aux tubes de procédé peut se faire comme suit : positionnement des tubes de procédé (agencés en rangées ou autre) au centre avec des systèmes de chauffage radiant latéraux, positionnement des systèmes de chauffage radiant (agencés en rangées ou autre) au centre avec des tubes de procédé latéraux, des rangées alternées de tubes de procédé et de systèmes de chauffage radiants, des cercles concentriques avec des cercles alternés de tubes de procédé et de systèmes de chauffage radiant. Les tubes de procédé peuvent prendre la forme de tubes droits, de tubes en forme de U, de tubes en forme de W, de tubes simples se transformant en tubes multi-pattes ou de tubes en forme de serpentin ou en forme de spirale.

Avantageusement, au moins un système de chauffage radiant peut être équipé d’au moins un récupérateur ou d’au moins un régénérateur apte à récupérer au moins une partie de l’énergie des gaz de combustion qu’il produit, afin d’extraire au maximum l’énergie sensible des gaz de combustion, typiquement pour préchauffer le comburant et/ou le combustible entrant dans le système de chauffage radiant.

Optionnellement, les gaz de combustion sortant des différents systèmes de chauffage radiant peuvent être collectés et utilisés pour préchauffer collectivement (récupérateur central) le comburant et/ou le combustible ou pour générer de la vapeur ou pour surchauffer des vapeurs.

Optionnellement, les gaz de combustion sortant des différents systèmes de chauffage radiant, équipés d’au moins un récupérateur ou d’au moins un régénérateur apte à récupérer au moins une partie de l’énergie des gaz de combustion produits, peuvent être collectés et utilisés pour préchauffer collectivement (récupérateur central) le comburant et/ou le combustible ou pour générer de la vapeur ou pour surchauffer des vapeurs.

Ainsi, avantageusement, le four peut comprendre au moins un collecteur récupérant les gaz de combustion produits par au moins une partie des systèmes de chauffage radiant, l’au moins un collecteur étant relié à au moins un échangeur de chaleur. Ceci permet de valoriser la chaleur des gaz de combustion selon une ou plusieurs des possibilités décrites ci-après. Optionnellement, les systèmes de chauffage radiant peuvent être équipés d’au moins un récupérateur ou d’au moins un régénérateur apte à récupérer au moins une partie de l’énergie des gaz de combustion produits et raccordé à l’au moins un collecteur.

L’au moins un échangeur de chaleur peut être relié à au moins une alimentation en comburant et/ou en combustible du four afin de transférer la chaleur des gaz de combustion au comburant et/ou au combustible avant son entrée dans les systèmes de chauffage radiant. Ceci permet d’améliorer la combustion en limitant la consommation d’énergie utilisée pour chauffer le comburant et/ou le combustible.

L’au moins un échangeur de chaleur peut être relié à l’au moins une entrée de la charge afin de transférer la chaleur des gaz de combustion à la charge avant son entrée dans l’enceinte. Ceci permet de réduire la quantité d’énergie nécessaire pour chauffer la charge à l’intérieur de l’enceinte. L’au moins un échangeur de chaleur peut être relié à un dispositif de génération de vapeur ou de surchauffe de vapeur, qui peut ensuite être utilisée dans une unité nécessitant de la vapeur ou de la vapeur surchauffée.

L’au moins un échangeur de chaleur peut être relié à une machine à cycle organique de Rankine (ORC), afin de l’alimenter en fluide chaud.

L’au moins un échangeur de chaleur peut être relié à une pompe à chaleur afin de l’alimenter en fluide chaud.

De manière générale, l’au moins un échangeur de chaleur peut ainsi être relié à tout système ou dispositif auquel on souhaite apporter de la chaleur.

De manière générale, quel que soit le mode de réalisation, le four selon l’invention peut en outre comprendre des moyens de régulation des systèmes de chauffage radiant aptes à réguler l’alimentation en électricité, l’alimentation en comburant et l’alimentation en combustible des systèmes de chauffage radiant, et/ou au moins un capteur de température, notamment pour réguler la quantité de chaleur produite par les systèmes de chauffage radiant et ainsi la température de la charge.

Avantageusement, le four selon l’invention peut ainsi comprendre : des moyens de régulation des systèmes de chauffage radiant aptes à réguler l’alimentation en électricité, l’alimentation en comburant et l’alimentation en combustible des systèmes de chauffage radiant, au moins un capteur de température, un système de contrôle en température connecté à l’au moins un capteur de température et aux moyens de régulation des systèmes de chauffage radiant, le système de contrôle étant configuré pour réguler les alimentations des systèmes de chauffage radiant de manière à apporter à la charge suffisamment de chaleur pour atteindre une température cible.

Quel que soit le mode de réalisation, les moyens de régulation peuvent être aptes à réguler les alimentations des systèmes de chauffage radiants que ceux-ci soient agencés en modules ou non. Les moyens de régulation peuvent ainsi être configurés pour réguler l’alimentation de systèmes de chauffage radiants répartis en groupes (agencés en modules ou non) et/ou pour réguler séparément un ou plusieurs systèmes de chauffage radiant.

Ceci peut permettre de réguler la température de la charge, notamment en limitant les apports de chaleurs provenant de la combustion. Ainsi, le système de contrôle peut être configuré pour minimiser les alimentations en combustible et comburant des systèmes de chauffage radiant. Ce contrôle en température peut être réalisé en contrôlant la température de la charge et/ou de l’enceinte au moyen de l’au moins un capteur de température.

Avantageusement, le système de contrôle peut être configuré pour commander séparément chaque système de chauffage radiant et/ou pour commander séparément des groupes de système de chauffage radiant, notamment pour les faire fonctionner en mode électrique, en mode combustion ou les deux, de préférence en mode électrique ou en mode de combustion.

L’invention a également pour objet un procédé de chauffage et/ou de traitement d’au moins une charge choisie parmi une charge hydrocarbonée, une charge oxygénée, NH3, H2O, CO2 et H2, au moyen d’un four selon l’invention, le procédé comprenant : une étape d’introduction de la charge à l’intérieur des tubes de procédé du four, et une étape de chauffage de la charge circulant à l’intérieur des tubes de procédé au cours de laquelle on alimente en électricité l’au moins un élément électrique chauffant d’au moins une partie des systèmes de chauffage radiant et/ou on alimente en comburant et en combustible l’au moins un brûleur d’au moins une partie des systèmes de chauffage radiant pour apporter de la chaleur à ladite charge, notamment en quantité suffisante pour atteindre une température cible.

Ceci peut notamment permettre d’apporter suffisamment de chaleur à la charge pour la séparer ou la traiter, par exemple pour la convertir, tout en réduisant les émissions de CO2 et de NOx. Le four selon l’invention peut ainsi être utilisé pour chauffer une charge suffisamment pour la séparer, par exemple par distillation, ou pour la traiter, par exemple pour la convertir. Typiquement, la charge chauffée peut être séparée dans un équipement externe au four (colonne de distillation ou autre), alors qu’un traitement de la charge, par exemple une conversion de la charge peut être réalisée à l’intérieur de l’enceinte du four ou dans un autre équipement externe au four (reformeur de naphta, déshydratation des alcools, déshydrogénation des paraffines, craquage de l’ammoniaque etc). Ainsi, dans certains cas, les tubes de procédé du four selon l’invention peuvent servir de réacteur.

Ainsi, dans un mode de réalisation, l’étape de chauffage apporte suffisamment de chaleur à la charge pour traiter la charge à l’intérieur des tubes de procédé du four, notamment pour la convertir. Par exemple, la chaleur apportée peut être suffisante pour réaliser un traitement choisi parmi une réaction de vapocraquage, une réaction de craquage, un réformage à la vapeur, une réaction de déshydrogénation des paraffines, une réaction de déshydratation des alcools, une réaction du gaz à l’eau inverse (connue en anglais comme « reverse water gas shift reaction » ou « RWGSR » ou « RWGS »). A titre d’exemple, le four selon l’invention peut ainsi permettre (i) de vapocraquer une charge, par exemple une charge hydrocarbonée, seule ou en mélange avec du CO2, (ii) de craquer une charge, par exemple une charge hydrocarbonée ou NH3, (iii) de réformer à la vapeur une charge hydrocarbonée, typiquement du méthane, (iv) de convertir un mélange de CO2 et H2 pour produire de l’eau et du CO (RWGSR), (v) d’effectuer toute autre conversion d’au moins une charge choisie parmi une charge hydrocarbonée, une charge oxygénée, NH3, H2O, CO2 et H2.

Les charges hydrocarbonées peuvent contenir des hydrocarbures comme le gaz naturel, l’éthane, le propane, les butanes, le naphta, le gasoil et/ou le pétrole (l’huile brute). Les charges oxygénées peuvent comprendre des alcools (par exemple le méthanol, éthanol, propanol, des butanols, etc), des éthers linéaires (par exemple le diméthyl-éthers, le di-éthyl- éthers etc) ou cycliques (par exemple les alkyl-furane), des esters (par exemple les triglycérides, les diglycérides, les monoglycérides, les méthyl-esters etc) ou les acides carboxyliques (par exemple des acides gras etc).

Lorsque des quantités de chaleur importantes sont nécessaires, il peut être préférable d’alimenter les systèmes de chauffage radiants uniquement en combustible et en comburant, mais ceci peut être réalisé pendant un temps court, afin de minimiser la quantité de combustible et comburant brûlée lors de l’étape de chauffage, et ainsi de minimiser les émissions de CO2 et de NO_X.

Avantageusement, lors de l’étape de chauffage, une partie au moins des systèmes de chauffage radiant peuvent être alimentés à la fois en électricité, en comburant et en combustible. Ces systèmes de chauffage radiant fonctionnent alors en mode hybride, à savoir à la fois en mode de combustion et en mode électrique. Ceci permet de limiter les émissions de CO2 et de NO_X par rapport à un fonctionnement uniquement en mode combustion.

Toutefois, lors de l’étape de chauffage, on préférera alimenter une partie au moins des systèmes de chauffage radiant en électricité, et l’autre partie en comburant et en combustible.

Avantageusement, lors de l’étape de chauffage, une partie au moins des systèmes de chauffage radiant peuvent être alimentés uniquement en électricité. Un tel fonctionnement uniquement en mode électrique permet de réduire davantage les émissions de CO2 et de NO_X par rapport à un fonctionnement en mode hybride ou en mode combustion. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque l’électricité est de l’électricité produite par des moyens renouvelables (énergie solaire, éolienne, énergie hydraulique) et/ou à moindre coût.

Avantageusement, lors de l’étape de chauffage, une partie au moins des systèmes de chauffage radiant peuvent être alimentés uniquement en comburant et en combustible. Ce mode de réalisation avec un fonctionnement uniquement en mode combustion d’au moins une partie des systèmes de chauffage radiant, permet de réduire la quantité d’électricité utilisée pour chauffer la charge à une température cible, par exemple lorsque de l’électricité d’origine non renouvelable n’est pas disponible et/ou trop coûteuse et/ou lorsque la quantité d’électricité consommée par l’installation doit être réduite.

On comprend ainsi que le four selon l’invention peut fonctionner de manière très flexible, en fonction de l’énergie disponible et/ou en fonction de l’énergie que l’on souhaite privilégier, pour faire fonctionner les systèmes de chauffage radiant et chauffer la charge à une température cible, en particulier en minimisant les coûts et/ou les émissions de CO2 et de NO_X.

Avantageusement, lors de l’étape de chauffage, on peut commander séparément chaque système de chauffage radiant, notamment d’une partie des systèmes de chauffage radiant, et/ou on peut commander séparément des groupes de systèmes de chauffage radiant, notamment pour les faire fonctionner en mode électrique, en mode combustion ou les deux, de préférence en mode électrique ou en mode de combustion. Ceci peut permettre de réguler plus précisément la température à l’intérieur du four et/ou d’améliorer l’homogénéité de la température, tout en minimisant les coûts et/ou les émissions de CO2 et de NO_X.

Avantageusement, lors de l’étape de chauffage, on peut réguler les alimentations en électricité, et/ou en combustible et en comburant d’au moins un système de chauffage radiant et/ou d’au moins un groupe de systèmes de chauffage radiant, de manière à apporter à la charge suffisamment de chaleur pour atteindre une température cible. En particulier, cette régulation peut être réalisée en minimisant les coûts et/ou les émissions de CO2 et de NO_X.

Avantageusement, lors de l’étape de chauffage, lorsqu’au moins une partie des systèmes de chauffage radiant est alimentée en comburant et en combustible, on peut alors collecter les gaz de combustion produits par les systèmes de chauffage radiant au moyen d’au moins un collecteur raccordé à au moins un échangeur de chaleur, et transférer la chaleur des gaz de combustion à au moins un des dispositifs suivants (i) une alimentation en comburant et/ou en combustible du four pour chauffer le comburant et/ou le combustible, (ii) l’au moins une entrée de la charge pour la chauffer avant son entrée dans l’enceinte, (iii) un dispositif de génération de vapeur ou de surchauffe de vapeur pour respectivement produire de la vapeur ou surchauffer de la vapeur, (iv) une machine à cycle organique de Rankine. Optionnellement, les systèmes de chauffage radiant peuvent être équipés d’au moins un récupérateur ou d’au moins un régénérateur apte à récupérer au moins une partie de l’énergie des gaz de combustion produits, et, les gaz de combustion d’au moins une partie des différents systèmes de chauffage radiant peuvent être collectés au moyen dudit au moins un collecteur raccordés à l’au moins un échangeur de chaleur.

Alternativement ou en combinaison, on peut récupérer la chaleur des gaz de combustion produits par chaque système de chauffage radiant ainsi alimenté au moyen d’au moins un récupérateur ou d’au moins un régénérateur pour chauffer le comburant et/ou le combustible entrant dans le système de chauffage radiant.

Définitions

Les termes « comprenant » et « comprend » tels qu’utilisés ici sont synonymes avec « incluant », « inclut » ou « contient », « contenant », et sont inclusifs ou sans bornes et n’excluent pas de caractéristiques additionnelles, d’éléments ou d’étapes de méthodes non spécifiés.

Par « charge hydrocarbonée », on entend une charge contenant des hydrocarbures d’origine fossile ou non. Ce terme inclut ainsi les pétroles bruts ou raffinés, le gaz naturel, le gaz de raffinerie, le gaz de synthèse, le biogaz, le biométhane, les huiles de pyrolyse de plastique, de pneus et/ou de biomasse, les huiles de liquéfaction hydrothermale de plastique, de pneus, et/ou de biomasse, et plus généralement toutes les compositions d’hydrocarbures nécessitant d’être chauffées. Par « groupe de systèmes de chauffage radiant », on entend au moins deux systèmes de chauffage radiant, agencés en modules ou non, susceptibles d’être régulés par les mêmes moyens de régulation et/ou d’être commandés ensemble par le système de contrôle. détaillée de l’invention

Description des figures

La figure 1 représente schématiquement un four selon un mode de réalisation de l’invention.

La figure 2 représente schématiquement en coupe longitudinale un système de chauffage radiant selon un mode de réalisation.

La figure 3 représente le système de chauffage radiant de la figure 2 en coupe transversale.

La figure 4 représente schématiquement différentes configurations (a) à (d) de systèmes de chauffage radiant avec recirculation des gaz de combustion.

La figure 5 représente schématiquement différentes configurations (a) à (e) de systèmes de chauffage radiant sans recirculation des gaz de combustion.

La figure 6 représente schématiquement un système de chauffage radiant sans recirculation des gaz de combustion équipé d’un récupérateur.

La figure 7 représente schématiquement un système de chauffage radiant sans recirculation des gaz de combustion équipé de deux brûleurs et de deux régénérateurs, et fonctionnant alternativement selon les configurations (a) et (b).

La figure 8 représente schématiquement un four selon un autre mode de réalisation de l’invention.

La figure 9 représente schématiquement des sections transversales de fours selon différentes configurations (a) à (i) des tubes de procédé et des systèmes de chauffage radiant.

Sur la figure 1 , les flèches représentent la direction de circulation de la charge.

La figure 1 représente schématiquement un four 10 destiné à chauffer et/ou à traiter une ou plusieurs charges choisies parmi une charge hydrocarbonée, une charge oxygénée, NH3, H2O, CO2 et H2. Le four 10 comprend une enceinte 12, au moins une entrée 14 pour la charge, une seule dans cet exemple, un faisceau de tubes de procédé 16 disposés à l’intérieur de l’enceinte 10 et connecté à l’entrée (un seul tube de procédé étant représenté sur la figure 1 pour davantage de clarté), et une pluralité de systèmes de chauffage radiant 20 situés à l’intérieur de l’enceinte 12.

L’enceinte 12 comporte en outre au moins une sortie 18 (ici une seule) raccordée au faisceau de tubes de procédé 16 pour évacuer la charge chauffée et/ou traitée hors de l’enceinte 12. En fonction de l’agencement et du nombre de tubes de procédé 16 présents dans l’enceinte, cette dernière pourra comporter une ou plusieurs entrée et/ou plusieurs sorties pour la charge. Les tubes de procédé 16 pourront être agencés de manière usuelle, par exemple en serpentin ou autre, à l’intérieur de l’enceinte. Le four 10 comprend en outre au moins une alimentation en comburant 100, généralement de l’air et/ou du dioxygène, au moins une alimentation en combustible 101 , typiquement un gaz, par exemple du gaz naturel, du bio-gaz ou du gaz généré par les unités d’un site de raffinage (tel que du dihydrogène, de l’ammoniac ou encore du gaz contenant principalement du méthane en mélange avec d’autres gaz tels qu’éthane, propane ou autre, en des proportions variables selon l’unité de production), et au moins une alimentation en électricité 102. Les alimentations en comburant et combustible peuvent être reliées chacune à un réservoir de stockage du comburant ou du combustible ou à un réseau de distribution du comburant ou du combustible (non représentés). L’alimentation en électricité 102 peut être reliée à une source d’électricité 103. Pour simplifier la figure 1 , ces alimentations ne sont pas toutes représentées sur tous les côtés du four.

Dans un mode de réalisation, un système de chauffage radiant hybride 20 destiné à être utilisé dans un four selon l'invention est de préférence une source de chauffage infrarouge qui est capable de transférer de la chaleur de sorte que la charge circulant dans les tubes de procédé peut être chauffée à des températures d’au moins 150°C, par exemple d’au moins 180°C ou d’au moins 250 °C. Dans certains modes de réalisation préférés de l'invention, les systèmes de chauffage radiant hybrides peuvent être configurés pour chauffer la charge circulant dans les tubes du procédé à une température d'au moins 150°C, 180°C ou 250°C, avantageusement d'au moins 300°C, ou d’au moins 350°C, ou d’au moins 400°C, ou d’au moins 500°C. Chaque système de chauffage radiant hybride lui-même peut avoir n'importe quelle température élevée (500°C à 2000°C par exemple), tant que le besoin de chaleur est fourni par une combinaison de surface émettrice et de température. Dans certains modes de réalisation de l'invention, les systèmes de chauffage radiant hybrides peuvent être configurés pour produire un flux thermique de rayonnement d'au moins 20 000 W/m² , voire d’au moins 40 000 W/m². Dans certains modes de réalisation, les systèmes de chauffage radiant hybrides peuvent être configurés pour produire un flux de chaleur de rayonnement d'au moins 40 000 W/m². Dans certains modes de réalisation, les systèmes de chauffage radiant hybrides peuvent être configurés pour produire un flux thermique de rayonnement d'au moins 60 000 W/m², par exemple d'environ 80 000 W/m².

Avantageusement, les systèmes de chauffage radiant hybrides 20 peuvent être capables d'émettre (ou être configurés pour émettre) un rayonnement électromagnétique avec une longueur d'onde dans le spectre Infra Rouge, tel que défini ici, générant ainsi suffisamment de chaleur pour chauffer la charge circulant dans les tubes de procédé à une température cible. De préférence, lesdits systèmes de chauffage radiant hybrides peuvent être configurés pour émettre un rayonnement électromagnétique d’une longueur d'onde de 700 nanomètres à 1 millimètre, et plus préférentiellement de 0,7 micromètre à 50 micromètres, ou dans tout intervalle défini par deux de ces longueurs d’onde.

L’homme du métier est à même de configurer un système de chauffage radiant hybride afin d’obtenir un transfert de chaleur vers les tubes de procédés suffisant pour atteindre une température cible de la charge, notamment en choisissant les matériaux appropriés et/ou un ou plusieurs brûleurs appropriés, et/ou des dimensions appropriées pour chaque système de chauffage radiant hybride.

Les systèmes de chauffage radiant hybride utilisables dans la présente invention peuvent différer en fonction de leur géométrie, des types de brûleurs utilisés et des matériaux de fabrication et peuvent être regroupés en fonction de leur géométrie et de la manière dont les gaz de combustion circulent à l'intérieur de leur enveloppe externe, aussi appelée « tube ». Des exemples de systèmes de chauffage radiant hybride utilisables dans la présente invention, aussi appelés « tubes de chauffage radiant hybride » ou « tubes de chauffage radiant » dans la suite de la description, sont décrits en référence aux figures 2 à 7.

En référence aux figures 2 et 3, un tube de chauffage radiant 20 comprend au moins : une enveloppe externe 200 définissant une chambre 201 , au moins un brûleur 204 (représenté schématiquement fig.2), généralement un seul, situé à l’intérieur de la chambre 201 , au moins une alimentation en comburant 205 et au moins une alimentation en combustible 206 alimentant l’au moins un brûleur 204 et raccordées aux alimentations correspondantes 100, 101 respectivement, du four, au moins une évacuation 207 des gaz de combustion, au moins un élément électrique chauffant 208, disposé dans ce mode de réalisation à l’intérieur de la chambre 201 , au moins une alimentation en électricité 209 raccordée électriquement à l’au moins un élément électrique chauffant 208 et à l’alimentation en électricité 102 du four.

Lorsque ce tube de chauffage radiant 20 est monté dans le four 10, l’évacuation 207 des gaz de combustion débouche à l’extérieur de l’enceinte 12 du four.

Ainsi, les alimentations 100, 101 , en comburant et en combustible du four sont raccordées exclusivement aux systèmes de chauffage radiant 20 et n’alimentent pas de brûleurs situés à l’intérieur de l’enceinte du four. Dit autrement, le four selon l’invention ne comprend pas de brûleurs situés directement à l’intérieur de l’enceinte et libérant des gaz de combustion à l’intérieur de l’enceinte, mais uniquement des systèmes de chauffage radiant.

L’au moins un brûleur de chaque système de chauffage radiant peut être tout type de dispositif initiant la combustion et/ou dans lequel se produit la combustion du mélange combustible/com- burant.

Dans l’exemple représenté sur les figures 2 et 3, un seul élément électrique chauffant 208 est prévu et disposé à l’intérieur de la chambre 201. L’invention n’est toutefois pas limitée à ce mode de réalisation. Un ou plusieurs éléments électriques chauffants peuvent ainsi être prévus, chacun pouvant être, indépendamment des autres, disposé à l’intérieur de la chambre 201 , à l’extérieur de la chambre 201 ou être intégré à l’enveloppe 200. Dans l’exemple représenté, deux alimentations distinctes 205 et 206 sont représentées pour amener le combustible et le comburant au brûleur 204. Toutefois, ces deux alimentations pourraient se rejoindre en une seule conduite pour fournir directement au tube de chauffage radiant 20 un mélange comburant/combustible. Dans l’exemple, le mélange peut se faire au sein d’une chambre 210 optionnelle, à l’arrivée dans le brûleur 204, ou à l’intérieur de ce dernier. A cet effet, un dispositif de mélange, tel qu’un mélangeur statique (« static mixer »), peut être disposé en amont du brûleur. Alternativement ou en combinaison, une soufflante externe au système de chauffage radiant peut être prévue pour amener le mélange comburant/combustible au brûleur. Les gaz de combustion provenant de la combustion du mélange par le brûleur 204 sont évacués par la conduite 207 qui débouche à l’extérieur de l’enceinte 12 du four et qui peut être collectée par un collecteur 109 (représenté figure 1). Ainsi, le four 10 ne comporte pas de zone de convection, mais uniquement une zone de radiation. Selon le montage du tube de chauffage radiant 20 sur la paroi de l’enceinte, la conduite d’évacuation 207 de chaque tube peut traverser cette paroi ou non. On préférera positionner la conduite d’évacuation 207 entièrement à l’extérieur de l’enceinte 12.

Optionnellement, un ou plusieurs dispositifs de mélange (non représentés) peuvent être installés à l’intérieur de l’enveloppe externe 200 afin d’améliorer la dissipation de la chaleur et la rendre la plus homogène possible et éviter des points chauds à certains endroits.

Dans l’exemple représenté, l’élément électrique chauffant 208 est un élément résistif, formé par exemple d’un fil métallique enroulé autour d’un dispositif interne 202 à la chambre 201 . Ce dispositif interne 202 est une enveloppe interne de forme tubulaire dans l’exemple représenté. L’élément électrique chauffant 208 peut par exemple être fixé au dispositif interne 202 par des supports 211 le maintenant à distance du dispositif interne 202, tel que représenté figure 3. L’invention n’est bien entendu pas limitée à un nombre d’éléments électriques chauffant, à leur structure et/ou leur agencement. L’homme du métier est à même de choisir un ou plusieurs éléments chauffants électriques appropriés afin de produire la quantité de chaleur recherchée.

Ainsi, alternativement ou en combinaison, on pourra prévoir de fixer un élément électrique chauffant à la face interne de l’enveloppe externe 200. Alternativement ou en combinaison, un élément électrique chauffant peut être fixé à la face externe de l’enveloppe externe 200.

Alternativement ou en combinaison, un élément électrique chauffant peut être fixé sur un dispositif situé à l’intérieur de l’enveloppe externe, comme un dispositif de mélange, une enveloppe interne ou un dispositif spécifiquement prévu à cet effet, tel qu’un support. Un tel support peut se présenter sous la forme d’une paroi cylindrique, comme l’enveloppe interne 202 représentée figures 2-3 ou présenter toute autre forme (paroi plane, en forme de polygone, tige ou autre).

Alternativement ou en combinaison, un élément électrique chauffant, notamment de type résistif, peut être intégré dans la matière qui constitue l’enveloppe externe. Dit autrement, l’enveloppe externe peut former un élément électrique chauffant. Alternativement ou en combinaison, un élément électrique chauffant peut être intégré dans la matière qui constitue un dispositif interne situé à l’intérieur de l’enveloppe externe, comme un dispositif de mélange, une enveloppe interne ou un dispositif spécifiquement prévu à cet effet.

Notamment, dans un mode de réalisation, un élément électrique chauffant peut comprendre, ou être constitué de, un élément résistif formé de la matière qui constitue l’enveloppe externe. Alternativement ou en combinaison, l’élément résistif peut être formé de la matière d’au moins un dispositif interne, tel qu’un dispositif de mélange, une enveloppe interne ou autre, installé à l’intérieur de l’enveloppe externe. Des exemples de matière résistive incluent le SiC et des alliages fer-chrome-aluminium (FeCrAI).

Des éléments chauffants résistifs alimentés électriquement convenant à une utilisation dans un système de chauffage radiant hybride du four de l'invention existent dans une multiplicité de conceptions et dans différents matériaux conducteurs électriques.

Dans certains modes de réalisation, les éléments chauffants électriques peuvent être choisis dans le groupe comprenant les éléments chauffants en céramique électriquement conductrice (incluant les éléments chauffants à base de carbure, comme le carbure de silicium, SiC), les éléments chauffants à base de carbone, les éléments chauffants à base de siliciure (« silicide » en anglais), comme le disiliciure de molybdène, MoSi2), les éléments chauffants en métal ou en alliage métallique (comme l'alliage fer-chrome-aluminium, FeCrAI), et toute combinaison de ceux-ci. Des exemples préférés d'éléments résistifs alimentés électriquement comprennent, par exemple, sans s'y limiter, les éléments chauffants en céramique électriquement conductrice, et notamment en carbure de silicium, les éléments chauffants en disiliciure de molybdène ou les éléments chauffants en alliages fer-chrome-aluminium (par exemple les alliages Kan- thal® FeCrAI qui se composent principalement de fer, de chrome (20-30 % en masse) et aluminium (4-7,5 % en masse)). On comprendra que conformément à la présente invention, des combinaisons de différents éléments chauffants alimentés électriquement constitués de différents matériaux et/ou de différentes formes peuvent également être appliquées dans la présente invention.

Dans l’exemple représenté en référence aux figures 2 et 3, les enveloppes externe 200 et interne 202 du tube de chauffage radiant 20 sont de forme tubulaire. L’invention n’est toutefois pas limitée à une forme spécifique des enveloppes, et/ou à la présence d’une enveloppe interne tel que précédemment expliqué.

On pourra notamment utiliser un ou plusieurs tubes de chauffage radiant 20 présentant l’une des configurations représentées sur les figures 4(a)-(d), 5 (a)-(e), 6 et 7 et décrites ci-après, tels que les systèmes de chauffage radiant hybrides à recirculation des gaz de combustion (fig. 4(a)-(d)), ou sans recirculation des gaz de combustion (fig. 5 (a)-(e)), avec récupérateur (fig. 6) ou avec régénérateur(s) (fig.7). Sur ces figures, par souci de clarté, les éléments électriques chauffant ne sont pas représentés, les flèches représentent les directions de circulation des fluides et P1 et P2 désignent des parois de support des tubes, qui peuvent être des parois du four et/ou des parois d’un support interne au four. Dans ces exemples, la paroi P2 peut être omise, notamment pour les modes de réalisation des figures 4(b)-(d) et 5(b)-(e). Les tubes de chauffage radiant hybrides 20 avec circulation des gaz de combustion sont des systèmes dont la géométrie de l’enveloppe externe 200 permet des multiples recirculations internes des gaz de combustion par dilution de l'air entrant dans l’enveloppe externe 200 avec le mélange déjà présent dans l’enveloppe externe 200. Cela permet d'obtenir une meilleure uniformité de la température à la surface de l’enveloppe externe et ainsi a pour effet de réduire la formation de NOx, car la température de la flamme et la pression partielle de l'oxygène sont réduites. Ce type de tubes de chauffage radiants présente typiquement une enveloppe externe 200 sous la forme d'un tube à extrémité simple (« single ended »- fig. 4(a)), d'un tube « P » (fig.4 (b)), d'un tube « double P » (fig. 4(c)) et d'un tube « A » (fig. 4(d)).

Les tubes de chauffage radiant hybrides 20 sans recirculation sont des systèmes dont la forme de l’enveloppe externe 200 permet aux gaz de combustion de ne passer qu’une seule fois à l'intérieur de l’enveloppe externe. Ce type de tubes de chauffage radiant se présente sous la forme d'un tube droit (tube I- fig. 5 (a)), d’un tube à extrémité simple (« single ended » - fig. 5 (b)), d'un tube « U » (fig. 5 (c)), d'un tube « W » (fig. 5 (e)) ou d’un tube trident (fig.5(d)). Dans tous les tubes de chauffage radiant sans recirculation, le brûleur 204 est fixé à une extrémité, où entrent le comburant et le combustible et une évacuation des gaz de combustion 207 est prévue à l'autre extrémité. Seul le tube de chauffage radiant à simple extrémité (fig. 5(b)) diffère par l'emplacement de la sortie des gaz de combustion se trouvant du même côté que le brûleur ; la combustion se fait dans une sorte de chambre de combustion définie par une enveloppe interne 202 placée axialement à l’intérieur de l’enveloppe externe 200 et les gaz quittent le tube par un espace concentrique entre la chambre de combustion et l’enveloppe externe, tel que représenté aussi sur les figures 2 et 3. Les tubes de chauffage radiant à extrémité unique sans recirculation (fig. 5 (b) offrent une excellente uniformité de température et sont faciles à installer dans un four car ils n'ont qu'une seule bride et un seul joint avec la paroi du four à l'extrémité froide de l’enveloppe externe. L'autre extrémité peut ainsi se dilater dans le four librement.

Une répartition uniforme de la température est importante afin d'obtenir une radiation uniforme des tubes de chauffage radiant vers le faisceau des tubes de procédé dans le four, un flux thermique maximal des tubes de chauffage radiant vers le faisceau des tubes de procédé, et une longue durée de vie des tubes de chauffage radiant. Pour les tubes de chauffage radiant sans recirculation, des brûleurs à mélange lent avec de longues flammes peuvent être utilisés de manière que la flamme couvre la première partie de l’enveloppe externe. En liaison avec une modulation de la température, il peut être difficile d'atteindre la même uniformité de température à différentes charges des brûleurs dans des tubes de chauffage radiant sans recirculation. Avec les tubes de chauffage radiant à recirculation, on pourra avantageusement utiliser des brûleurs à grande vitesse afin de favoriser l'uniformité de la température grâce à la recirculation intensive des gaz de combustion à l'intérieur des tubes de chauffage radiant.

Pour améliorer l'efficacité et minimiser la consommation du combustible des brûleurs des tubes de chauffage radiant avec ou sans recirculation, on pourra utiliser des récupérateurs 212 (voir par ex. fig.6), tels que des récupérateurs, qui sont des échangeurs de chaleur (par exemple appelés « central heat-exchangers » ou « plug-in » ou « self-recuperator » en anglais) du tube de chauffage radiant, ou des régénérateurs 213 (voir par ex. fig.7), permettant d'utiliser l'énergie sensible des gaz de combustion pour préchauffer le comburant et/ou le combustible. Les récupérateurs sont typiquement configurés pour faire circuler le comburant entrant dans une conduite située dans une partie du système de chauffage radiant par laquelle les gaz de combustion sont évacués. Les régénérateurs comprennent typiquement un matériau calopor- teur, généralement en céramique, qui stocke la chaleur lorsqu’il est traversé par les gaz de combustion et la transmet ensuite au comburant qui le traverse. Les régénérateurs sont ainsi généralement utilisés dans des systèmes de chauffage radiant comprenant deux brûleurs fonctionnant alternativement ou un unique brûleur fonctionnant par intermittence.

Le rendement d'un système de combustion est essentiellement le rendement thermique, également appelé chaleur disponible, et dépend de l'énergie fournie au système par l'apport de combustible moins l'énergie thermique qui quitte le système via les gaz de combustion. Par conséquent, en l'absence de méthodes de récupération de chaleur appropriées, l'efficacité peut être très faible (chaleur disponible < 50 %) surtout pour des températures de four très élevées. Afin d'augmenter le rendement, la température de sortie des gaz de combustion doit être aussi basse que possible. Un moyen efficace consiste à préchauffer l'air de combustion en récupérant la chaleur sensible des gaz de combustion. Afin d'augmenter l'efficacité des tubes de chauffage radiant, des récupérateurs ou régénérateurs peuvent avantageusement être utilisés pour utiliser l'énergie des gaz de combustion afin de préchauffer le comburant et/ou le combustible.

Pour les tubes de chauffage radiant sans recirculation de type U (fig. 5 (c)) et de type W (fig. 5 (e)) et les tubes de chauffage radiants avec recirculation à une extrémité (fig.4(a)), en forme de P (fig. 4(b)) et en forme de P double (fig.4 (c)), des récupérateurs peuvent être utilisés pour améliorer l'efficacité thermique. Il existe des récupérateurs emboîtés (« plug-in recuperators») dans le tube de chauffage radiant et des systèmes d'auto-récupération (« self-recuperator»). Pour les types U ou W, des récupérateurs plug-in 212 sont généralement utilisés et insérés dans la conduite par où sortent les gaz de combustion (voir fig.6), l’air est préchauffé par un échangeur en co-courant et l'air préchauffé est guidé vers le brûleur via des conduites à l’extérieur du four. Les tubes à simple extrémité, P et Double-P sont généralement équipés par des auto-récupérateurs (« self-recuperators ») qui sont des échangeurs de chaleur à contre- courant, qui sont placés à l'intérieur et à la hauteur de la paroi du four, permettant des températures de préchauffage de l'air élevées et n’ayant pas besoin de tuyauterie d'air chaud à l'extérieur du four.

Une autre possibilité pour le préchauffage du comburant et/ou le combustible dans les tubes de chauffage radiant de type A, U ou W est la mise en place d'une paire de régénérateurs 213 sur ces tubes, tel que représenté figure 7. Pour ce type de tubes de chauffage radiant, un régénérateur 213 pourra être installé à chaque extrémité du tube. Deux brûleurs 204 par tube fonctionnent en alternance. La chaleur des gaz de combustion est alors stockée dans des régénérateurs 213 en céramique et transférée au comburant et/ou au combustible lorsque l’autre brûleur est mis en service. Les systèmes régénératifs permettent d'obtenir des températures de préchauffage proches de la température du four. Pour des tubes de chauffage radiant avec recirculation de type P ou P double, une paire de régénérateurs peut être intégré en une seule unité. Ces brûleurs à auto-régénération combinent un système de régénération et le brûleur en une seule unité compacte. La chaleur des gaz de combustion est stockée dans des régénérateurs en céramique et transférée à l'air de combustion lorsque le sens du flux change. Des temps de cycle de l'ordre de 10 secondes permettent d'obtenir des conditions homogènes. L'alimentation en combustible est constante et n'a pas besoin d'être modifiée, contrairement aux paires de brûleurs régénératifs.

Qu’ils soient équipés de récupérateur 212 ou de régénérateur(s) 213, les tubes de chauffage radiant hybrides utilisables dans la présente invention peuvent optionnellement être raccordés à un collecteur de gaz de combustion 110 tel que décrit plus bas.

Les tubes de chauffage radiant sont typiquement fabriqués à partir d'un alliage moulé ou d'un alliage fabriqué résistant à la chaleur. La température maximale du four peut être de l'ordre de de 900 à 1400°C, en fonction du type de matériau dont les tubes de chauffage radiants sont fabriqués. Des températures plus élevées peuvent néanmoins être atteintes avec des tubes de chauffage radiant en alliage spécial ou en céramique, associés à des brûleurs à récupération en céramique. Les tubes de chauffage radiant en céramique et les pièces des brûleurs auto-récupérateurs en céramique sont généralement fabriqués à partir de carbure de silicium , liés par réaction avec du silicium (« reaction bound silicon carbide », SiSiC). La chaleur transférée par les tubes de chauffage radiant détermine la capacité thermique du four. Avec des tubes de chauffage radiant en céramique, la capacité thermique du four peut être largement augmentée en raison de la température de surface plus élevée et du flux de chaleur plus important des tubes de chauffage radiant.

Chaque tube de chauffage radiant 20 peut ainsi fonctionner dans un mode de combustion (il est alors alimenté en combustible et en comburant pour produire de la chaleur via le(s) brûleurs)), dans un mode électrique (il est alors alimenté en électricité pour produire de la chaleur via le ou les éléments électriques chauffants) ou dans un mode hybride combinant le mode de combustion et le mode électrique. On préférera toutefois faire fonctionner les tubes de chauffage radiant 20 en mode électrique ou en mode combustion.

Dans l’exemple représenté fig.1 , des tubes de chauffage radiant 20 sont fixés sur des parois internes du four, ici sur les parois latérales 104 du four et sur la paroi de fond (ou sole) 105 du four. L’invention n’est toutefois pas limitée à un agencement particulier des tubes de chauffage à l’intérieur du four pourvu que l’enveloppe externe des systèmes soit située à l’intérieur de l’enceinte. On pourra notamment disposer des tubes de chauffage radiant 20 à distance des parois du four et/ou sur une ou plusieurs parois latérales 104 et/ou sur la paroi de fond 105 et/ou sur la paroi supérieure 106. De manière similaire, les tubes de chauffage radiant 20 peuvent être agencés perpendiculairement à la paroi de l’enceinte à laquelle ils sont fixés ou non. Alternativement ou en combinaison, un ou plusieurs tubes de chauffage radiant 20 peut être supporté par un support lui-même fixé à une paroi du four ou reposant sur une paroi du four. Quel que soit le mode de réalisation des tubes de chauffage radiant, les gaz de combustion d’un ou plusieurs tubes de chauffage radiant 20 peuvent être collectés par un ou plusieurs collecteurs 109 (un seul collecteur est représenté figure 1 pour davantage de clarté) raccordés aux conduites d’évacuation 207 des tubes de chauffage radiant 20. Dans l’exemple représenté fig.1 , le collecteur 109 est relié à un échangeur de chaleur 110 et à une alimentation 100 du four en comburant. Il est ainsi possible de chauffer le comburant entrant dans chaque tube de chauffage radiant. Selon l’agencement des tubes de chauffage radiant à l’intérieur du four, on pourra prévoir un ou plusieurs collecteurs 109 de leurs gaz de combustion pour chauffer une ou plusieurs des alimentations 100 du four en comburant. Alternativement ou en combinaison, on peut également relier un échangeur de chaleur 110 à une conduite d’entrée 111 amenant la charge à l’intérieur de l’enceinte, cet échangeur de chaleur 110 étant également relié à un collecteur de gaz de combustion (non représenté figure 1 pour des raisons de clarté). Alternativement ou en combinaison, un échangeur de chaleur 110 pourrait être relié à un autre dispositif ou conduite auquel au souhaite apporter de la chaleur, tel qu’une conduite dans laquelle circule un autre flux de procédé, une pompe à chaleur, une machine ORC, etc...

On pourra prévoir d’agencer les tubes de chauffage 20 en modules 300, 300’, tel que représenté schématiquement figure 8. Chaque module 300, 300’ comprend alors au moins un support 301 , 30T, ici un seul, auxquels sont fixés deux ou plusieurs tubes de chauffage radiant 20, trois pour le module 300 et dix pour le module 300’ dans l’exemple représenté. Le support 301 se présente ici sous la forme d’une barre ou plaque à laquelle sont fixés les tubes de chauffage radiant 20. Le support 300’ présente ici une forme similaire à un peigne, les tubes de chauffage radiant 20 étant fixés aux dents 305 du peigne selon des orientations et/ou positions qui peuvent être similaires ou non, tel que représenté. Bien entendu, l’invention n’est pas limitée à ces configurations données à titre d’exemple.

Chaque support 301 , 301’ comprend une alimentation en comburant 302, une alimentation en combustible 304 et une alimentation en électricité 303 (ces alimentations ne sont pas représentées pour le module 300’ pour des raisons de clarté) raccordées aux alimentations correspondantes du four (non représentées figure 8). En outre, ces alimentations 302, 303 et 304 sont raccordées aux alimentations correspondantes de chaque tube de chauffage radiant 20. Dans l’exemple représenté chaque support 301 , 301’ est fixé sur la paroi de fond 105 de l’enceinte, il pourrait néanmoins reposer simplement sur cette paroi ou être fixé sur une autre paroi de l’enceinte. En outre, trois tubes de procédé 16 sont ici représentés, disposés entre les modules 300, 30T. Les tubes de procédé 16 sont ainsi agencés en rangées, avec entre eux les modules de tubes de chauffage radiant 20. Les tubes de procédé 16 et les tubes de chauffage radiant 20 sont ainsi répartis régulièrement à l’intérieur de l’enceinte.

Une telle répartition régulière des tubes de procédé et des tubes de chauffage radiant peut aussi être prévue alors que les tubes de chauffage radiant ne sont pas agencés en modules ou alors qu’une partie des tubes sont agencés en modules et une autre partie ne l’est pas.

L’invention n’est pas limitée à l’agencement des tubes de chauffage radiant représenté figure 8. On pourra notamment prévoir que les tubes de chauffage radiant 20, agencés ou non en modules, soient répartis régulièrement ou non à l’intérieur de l’enceinte, de même que les tubes de procédé 16. Ces différents tubes pourront avantageusement être situés à équidistance les uns des autres. On pourra par exemple prévoir une distance entre les tubes de chauffage radiant et les tubes de procédé au moins égale au diamètre des tubes de procédé.

Les figures 9 (a)-(i) représentent des sections transversales de fours avec des exemples de répartition des tubes de procédé et de tubes de chauffage radiant hybrides à l’intérieur du four. Sur les figures 9(a) à 9(f), le four est de forme parallélépipédique alors que sur les figures 9(g) à (9i), le four est de forme cylindrique. Sur ces figures, les cercles pleins représentent les tubes de chauffage radiant hybrides alors que les cercles vides représentent les tubes de procédés. Dans les configurations (a) et (b), les tubes s’étendent selon des lignes, en rangées alternées. Dans les configurations (c) à (f), les tubes de procédé s’étendent en rangées mais dans chaque rangée, ils forment deux ou trois lignes, avec des espacements identiques ou différents d’une ligne à l’autre. Les configurations (g) à (i) donnent des exemples de répartitions concentriques de cercles de tubes de procédé en alternance avec des cercles de tubes de chauffage radiant dans un four cylindrique.

L’invention n’est bien entendu pas limitée à une répartition spécifique des différents tubes. L’invention n’est pas non plus limitée par le nombre de tubes de chauffage radiant par module, ni par la forme du support de module, ni par la paroi sur laquelle est fixée chaque module. Notamment des modules distincts peuvent être fixés sur des parois internes distinctes du four. Les supports pourraient en outre présenter une forme rectiligne, de peigne, circulaire, de polygone ou autre, ou se présenter sous la forme de plaques, de forme plane, cylindrique ou parallélépipédique, ou autre. Les tubes de chauffage radiant fixés à chaque support d’un module peuvent être parallèles entre eux ou non, et présenter une ou plusieurs configurations différentes, par exemple celles représentées sur les figures 2 à 7, sans y être limité. L’orientation des tubes de chauffage radiant d’un module par rapport à leur support pourra être choisie en fonction de la forme du four, de la forme du support, de la disposition des tubes de procédé et de la place disponible.

Sur la figure 8, l’enceinte du four est de forme parallélépipédique, mais l’invention n’est pas limitée à une forme d’enceinte qui peut également être cylindrique ou présenter une autre forme.

Tel que représenté schématiquement figure 1 , le four 10 peut en outre comprendre des moyens de régulation 107 des tubes de chauffage radiant 20 aptes à réguler l’alimentation en électricité, l’alimentation en comburant et l’alimentation en combustible des tubes de chauffage radiant 20, un ou plusieurs capteurs de température 108, et un système de contrôle en température 30 connecté au(x) capteur(s) de température et aux moyens de régulation 107 des tubes de chauffage radiant. Sur la figure 1 , pour des raisons de clarté, les moyens de régulation 107 n’ont été représentés que pour un seul des tubes de chauffage radiant 20 représentés. A noter que l’on pourra prévoir un ou plusieurs moyens de régulation 107, régulant chacun un ou plusieurs tubes de chauffage radiants, agencés en groupes, optionnellement agencés en module, ou non. Le système de contrôle 30 est notamment configuré pour réguler les alimentations en électricité, combustible et comburant des systèmes de chauffage radiant 20 de manière à apporter à la charge suffisamment de chaleur pour atteindre une température cible.

Ce contrôle en température peut être réalisé en fonction de la température mesurée à l’intérieur de l’enceinte et/ou de la température de la charge, par exemple à la sortie du four tel que représenté figure 1 , au moyen d’un ou plusieurs capteurs de température 108 appropriés.

Les moyens de régulation 107 peuvent comprendre un ou plusieurs régulateurs de débit (pompes, vannes, électrovannes ou similaire), par exemple montés sur des conduites d’alimentations en combustible et en comburant de chaque tube de chauffage radiant 20 ou d’un groupe de tubes de chauffage radiant 20 (agencés en modules ou non), et un ou plusieurs régulateurs de tension ou de courant (non représentés), par exemple montés sur un circuit d’alimentation en électricité de chaque tube de chauffage radiant 20 ou d’un groupe de tubes de chauffage radiant 20 (agencés en modules ou non).

De manière générale, quel que soit le mode de réalisation, le système de contrôle 30 comprend typiquement un ou plusieurs processeurs, par exemple un microprocesseur, un microcontrôleur ou autre. Il peut être configuré pour recevoir les informations de température du ou des capteurs de température 108, et optionnellement des informations relatives aux quantités de comburant, combustible et électricité fournis aux tubes de chauffage radiant 20. Le système de contrôle 30 comprend typiquement des interfaces d’entrée, de sortie ou d’entrée/sortie. Il peut s’agir d’interfaces de communication sans fil (Bluetooth, WIFI ou autre) ou des connecteurs (port réseau, port USB, port série, port Firewire®, port SCSI ou autre). Ces interfaces d’entrée et/ou sortie peuvent former des moyens de communication, optionnellement bidirectionnels, entre le système de contrôle, les moyens de régulation, le(s) capteur(s) de température et/ou une interface utilisateur. Le système de contrôle 30 peut également comprendre des moyens de stockage qui peuvent être une mémoire vive (RAM), une mémoire morte programmable effaçable électriquement (EEPROM), une mémoire flash, une mémoire externe ou autre. Ces moyens de stockage peuvent, entre autres, stocker des données reçues, les valeurs mesurées, une base de données et/ou un modèle, et un ou plusieurs programmes informatiques.

Le système de contrôle 30 peut ainsi comprendre au moins un processeur configuré, notamment programmé, pour mettre en œuvre les étapes de chauffage du procédé selon l’invention.

Ainsi, le système de contrôle 30 peut être configuré, notamment programmé, pour réguler les alimentations en électricité, en combustible et en comburant des tubes de chauffage radiant de manière à apporter à la charge suffisamment de chaleur pour atteindre une température cible, notamment en sortie du four. Cette régulation peut être réalisée de manière à minimiser les émissions de CO2 et de NO_X. Le système de contrôle 30 pourra ainsi alimenter davantage de tubes de chauffage radiant en électricité et/ou augmenter la quantité de courant alimentant les tubes de chauffage radiant, et réduire, voire arrêter, les alimentations des tubes de chauffage radiant en combustible et comburant afin de minimiser les émissions de CO2 et de NO_X pour chauffer la charge à une température cible. L’homme du métier pourra déterminer la quantité d’électricité fournie à chaque tube et/ou groupe de tubes et/ou les quantités de combustible et comburant alimentant chaque tube et/ou groupe de tubes afin de produire la quantité de chaleur recherchée. Cette quantité de chaleur pourra être mesurée, estimée au moyen de modèles et/ou déterminée par des essais.

Le système de contrôle 30 pourra également être configuré, notamment programmé, pour commander séparément chaque tube de chauffage radiant et/ou groupes de tubes de chauffage radiant, par exemple agencés en modules ou non. Cette commande peut être réalisée en alimentant les tubes de chauffage radiant concernés en électricité et/ou combustible et comburant afin que les tubes de chauffage reçoivent une quantité déterminée d’électricité et/ou de combustible et comburant. Ces quantités d’électricité et/ou de combustible et comburant peuvent être régulées tel que précédemment décrit. Bien entendu, lorsqu’il commande l’alimentation en combustible et comburant d’un tube de chauffage radiant, le système de contrôle 30 commande aussi l’allumage du ou des brûleurs de ce dernier.

Le système de contrôle 30 peut également être apte à simuler l’intelligence humaine (i.e. présenter une intelligence artificielle), par exemple en étant configuré pour analyser les données et automatiser le développement d’un modèle analytique de chauffage du four selon la technologie de l’apprentissage automatique (« Machine learning » en anglais) ou encore selon les technologies de « data mining » et/ou de « deep learning », notamment en utilisant des algorithmes capables d’apprendre de manière itérative, des algorithmes statistiques et/ou des réseaux de neurones artificiels.

Les différents modes de réalisation précédemment décrits en référence aux figures peuvent être combinés et fonctionner selon un ou plusieurs des modes de réalisation décrits ci-après.

Le chauffage et/ou traitement d’une charge au moyen du four de la présente invention comprend ainsi une étape d’introduction de la charge à l’intérieur du faisceau de tubes de procédé 16 du four 10 via l’entrée 14 et le chauffage de cette charge circulant à l’intérieur des tubes des procédés en utilisant les tubes de chauffage radiant 20. A cet effet, on alimente en électricité le(s) élément(s) électrique(s) chauffant(s) d’au moins une partie des tubes de chauffage radiant et/ou on alimente en comburant et en combustible le(s) brûleur(s) d’au moins une partie des tubes de chauffage radiant pour apporter à ladite charge de la chaleur.

Notamment, les quantités d’électricité et/ou de comburant et de combustible fournies aux tubes de chauffage radiant 20, peuvent être régulées, par exemple via les moyens de régulation 107 précédemment décrits, afin d’apporter à la charge la quantité de chaleur souhaitée pour la chauffer et/ou la traiter. Ces quantités d’électricité et/ou de comburant et de combustible fournies aux tubes de chauffage radiant 20 peuvent en outre être contrôlées par le système de contrôle 30 de manière à apporter à la charge suffisamment de chaleur pour atteindre une température cible, tel que précédemment décrit.

Le mode de fonctionnement de chaque tube de chauffage radiant et/ou d’un groupe de tubes de chauffages radiant (mode de combustion, mode électrique ou mode hybride) peut être contrôlé pour chaque tube de chauffage radiant et/ou pour un groupe de tubes afin de produire la quantité de chaleur souhaitée au plus vite, à moindre coût et/ou en minimisant les émissions de CO2 et de NO_X.

On pourra ainsi (i) alimenter une partie au moins des tubes de chauffage radiant uniquement en électricité, (ii) alimenter une partie au moins des tubes de chauffage radiant uniquement en comburant et en combustible, (iii) ou combiner (i) et (ii). Néanmoins, on privilégiera de faire fonctionner chaque tube de chauffage radiant en mode combustion ou en mode électrique. En outre, en fonction des besoins en énergie thermique, on pourra prévoir de ne pas alimenter en comburant/combustible et en électricité certains tubes de chauffage radiant. Autrement dit, selon la quantité de chaleur souhaitée, certains tubes de chauffage radiants peuvent être arrêtés.

Il est ainsi possible de sélectionner les tubes de chauffage radiant qui devront produire de la chaleur ainsi que le mode de production de chaleur de chaque tube de chauffage radiant (mode de combustion, mode électrique, mode hybride). Le four selon l’invention permet ainsi de fournir la chaleur souhaitée à une charge de manière flexible et modulable.

Claims

Revendications

1 . Four (10) destiné à chauffer ou à traiter au moins une charge choisie parmi une charge hydrocarbonée, une charge oxygénée, NH3, H2O, CO2 et H2, ledit four comprenant une enceinte (12), au moins une entrée (14) pour la charge, un faisceau de tubes de procédé (16) disposés à l’intérieur de l’enceinte et connecté à l’au moins une entrée (14), et une pluralité de systèmes de chauffage radiant (20) situés à l’intérieur de l’enceinte (12), caractérisé en ce que le four (10) comprend au moins une alimentation en comburant (100), au moins une alimentation en combustible (101) et au moins une alimentation en électricité (102), et en ce que chaque système de chauffage radiant (20) est un système de chauffage radiant hybride comprenant au moins :

- une enveloppe externe (200) définissant une chambre (201),

- au moins un brûleur (204) situé à l’intérieur de la chambre (201),

- au moins une alimentation en comburant (205) et au moins une alimentation en combustible (206) alimentant l’au moins un brûleur et raccordées aux alimentations correspondantes du four (100, 101),

- au moins une évacuation (207) des gaz de combustion débouchant à l’extérieur de l’enceinte,

- au moins un élément électrique chauffant (208),

- au moins une alimentation en électricité (209) raccordée électriquement à l’au moins un élément électrique chauffant (208) et à l’au moins une alimentation en électricité (102) du four.

2. Four (10) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l’au moins un élément électrique chauffant (208) est choisi parmi (i) un élément électrique chauffant fixé sur l’enveloppe externe (200), (ii) un élément électrique chauffant intégré à l’enveloppe externe (200), (iii) un élément électrique chauffant intégré à un dispositif interne (202) situé à l’intérieur de l’enveloppe externe (200), (iv) un élément électrique chauffant fixé à un dispositif interne (202) situé à l’intérieur de l’enveloppe externe (200).

3. Four (10) selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins une partie des systèmes de chauffage radiant (20) sont fixés à au moins une paroi interne (104, 105, 106) de l’enceinte choisie parmi une paroi de fond, une paroi supérieure et une paroi latérale.

4. Four (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un module (300), chaque module comprenant au moins un support (301) et au moins deux systèmes de chauffage radiant (20) fixés au support, le support étant équipé d’alimentations (302, 303, 304) en combustible, comburant et électricité raccordées d’une part à des alimentations correspondantes du four, et d’autre part aux alimentations correspondantes desdits systèmes de chauffage radiant.

5. Four (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les systèmes de chauffage radiants (20) sont répartis de manière régulière à l’intérieur de l’enceinte du four, entre les tubes de procédé (16).

6. Four (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’au moins un système de chauffage radiant est équipé d’au moins un récupérateur ou d’au moins un régénérateur apte à récupérer au moins une partie de l’énergie des gaz de combustion qu’il produit.

7. Four (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un collecteur (109) récupérant les gaz de combustion produits par au moins une partie des systèmes de chauffage radiant (20), l’au moins un collecteur étant relié à au moins un échangeur de chaleur (110).

8. Four (10) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l’au moins un échangeur de chaleur (110) est relié (i) à au moins une alimentation en comburant et/ou en combustible du four afin de transférer la chaleur des gaz de combustion au comburant et/ou au combustible avant son entrée dans les systèmes de chauffage radiant, (ii) à l’au moins une entrée de la charge afin de transférer la chaleur des gaz de combustion à la charge avant son entrée dans l’enceinte, (iii) à un dispositif de génération de vapeur ou de surchauffe de vapeur, (iv) à une machine à cycle organique de Rankine afin de l’alimenter en fluide chaud, ou (v) à une pompe à chaleur afin de l’alimenter en fluide chaud.

9. Four (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comprend en outre :

- des moyens de régulation (107) des systèmes de chauffage radiant (20) aptes à réguler l’alimentation en électricité, l’alimentation en comburant et l’alimentation en combustible des systèmes de chauffage radiant,

- au moins un capteur de température (108),

- un système de contrôle (30) en température connecté à l’au moins un capteur de température et aux moyens de régulation des systèmes de chauffage radiant, le système de contrôle étant configuré pour réguler les alimentations des systèmes de chauffage radiant de manière à apporter à la charge suffisamment de chaleur pour atteindre une température cible.

10. Procédé de chauffage ou de traitement d’au moins une charge choisie parmi une charge hydrocarbonée, une charge oxygénée, NH3, H2O, CO2 et H2, au moyen d’un four (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu’il comprend :

- une étape d’introduction de la charge à l’intérieur des tubes de procédé (16) du four (10), et

- une étape de chauffage de la charge circulant à l’intérieur des tubes de procédé au cours de laquelle on alimente en électricité l’au moins un élément électrique chauffant (207) d’au moins une partie des systèmes de chauffage radiant (20) et/ou on alimente en comburant et en combustible l’au moins un brûleur (204) d’au moins une partie des systèmes de chauffage radiant (20) pour apporter à ladite charge de la chaleur.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une des caractéristiques suivantes lors de l’étape de chauffage :

- une partie au moins des systèmes de chauffage radiant (20) sont alimentés à la fois en électricité, en comburant et en combustible,

- une partie au moins des systèmes de chauffage radiant (20) sont alimentés uniquement en électricité,

- une partie au moins des systèmes de chauffage radiant (20) sont alimentés uniquement en comburant et en combustible.

12. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 ou 11 , caractérisé en ce que, lors de l’étape de chauffage, on commande séparément chaque système de chauffage radiant et/ou on commande séparément des groupes de systèmes de chauffage radiant.

13. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que, lors de l’étape de chauffage, on régule les alimentations en électricité et/ou en combustible et en comburant d’au moins un système de chauffage radiant (20) et/ou d’au moins un groupe de systèmes de chauffage radiant (20) de manière à apporter à la charge suffisamment de chaleur pour atteindre une température cible.

14. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que, lors de l’étape de chauffage, au moins une partie des systèmes de chauffage radiant est alimentée en comburant et en combustible et on collecte les gaz de combustion produits par les systèmes de chauffage radiant (20) au moyen d’au moins un collecteur (109) raccordé à au moins un échangeur de chaleur (110), et on transfère la chaleur des gaz de combustion à au moins un des dispositifs suivants : (i) une alimentation en comburant et/ou en combustible du four pour chauffer le comburant et/ou le combustible, (ii) l’au moins une entrée de la charge pour la chauffer avant son entrée dans l’enceinte, (iii) un dispositif de génération de vapeur ou de surchauffe de vapeur pour respectivement produire de la vapeur ou surchauffer de la vapeur, (iv) une machine à cycle organique de Rankine.

15. Procédé selon l’une quelconque des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que, lors de l’étape de chauffage, au moins une partie des systèmes de chauffage radiant (20) est alimentée en comburant et en combustible et on récupère la chaleur des gaz de combustion produits par chaque système de chauffage radiant ainsi alimenté au moyen d’au moins un récupérateur (210) ou d’au moins un régénérateur (213) pour chauffer le comburant et/ou le combustible entrant dans le système de chauffage radiant.

16. Procédé de traitement selon l’une quelconque des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que, lors de l’étape de chauffage, on apporte à ladite charge suffisamment de chaleur pour la convertir à l’intérieur des tubes de procédé du four.