FR2604241A1 - PROCESS FOR PRODUCING AN OXYGEN ENRICHED FLAME - Google Patents
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Abstract
CE PROCEDE CONSISTE A REALISER, AU MOYEN D'UNE PLAQUE PERFOREE 12 DISPOSEE AU NIVEAU DE LA PARTIE AVANT DE LA BUSE D'UN BRULEUR, UN ECOULEMENT CENTRAL DU COMBUSTIBLE GAZEUX CIRCULANT DANS UN PASSAGE CENTRAL 48 DE LA PLAQUE, UNE MULTIPLICITE D'ECOULEMENTS D'AIR ENRICHI EN OXYGENE ENTOURANT L'ECOULEMENT PRINCIPAL ET EN PASSANT PAR DES ORIFICES 22 DE LA PLAQUE QUI SONT INCLINES RADIALEMENT ENTRE ENVIRON 20 ET ENVIRON -20 PAR RAPPORT A L'AXE LONGITUDINAL DE L'ECOULEMENT CENTRAL DU COMBUSTIBLE GAZEUX, A MELANGER L'ENSEMBLE DES ECOULEMENTS ET A REALISER LA COMBUSTION DE CE MELANGE POUR OBTENIR UNE FLAMME PROPRE, AVEC DES TAUX REDUITS DE PRODUITS SECONDAIRES NOCIFS DE COMBUSTION. APPLICATION NOTAMMENT AUX BRULEURS UTILISES DANS DES FOURS.THIS PROCESS CONSISTS OF REALIZING, BY MEANS OF A PERFORATED PLATE 12 ARRANGED AT THE LEVEL OF THE FRONT PART OF THE BURNER NOZZLE, A CENTRAL FLOW OF THE GAS FUEL CIRCULATING IN A CENTRAL PASSAGE 48 OF THE PLATE, A MULTIPLICITY OF FLOWS OF AIR ENRICHED WITH OXYGEN SURROUNDING THE MAIN FLOW AND PASSING THROUGH ORIFICES 22 OF THE PLATE WHICH ARE INCLINED RADIALLY BETWEEN APPROXIMATELY 20 AND ABOUT -20 FROM THE LONGITUDINAL AXIS OF THE CENTRAL FLOW OF THE GAS FUEL, TO BE MIXED ALL THE FLOWS AND TO CARRY OUT THE COMBUSTION OF THIS MIXTURE TO OBTAIN A CLEAN FLAME, WITH REDUCED RATES OF HARMFUL SECONDARY COMBUSTION PRODUCTS. APPLICATION IN PARTICULAR TO BURNERS USED IN OVENS.
Description
Procédé pour produire une flamme enrichie en oxygène La présente inventionProcess for producing an oxygen enriched flame The present invention
concerne des procédés pour produire de la chaleur et plus particulièrement des procédés perfectionnés pour réaliser un chauffage efficace à un coût réduit, grâce à la combustion directe d'un combustible gazeux à l'aide de courants d'air enrichi en oxygène. L'art antérieur a fait connaître différents types de brûleurs pour réaliser un chauffage le plus souvent efficace de l'air en vue de produire un transfert direct de chaleur, comme dans un four, et pour réaliser le chauffage de liquides pouvant être contenus dans une chaudière, en vue d'obtenir un transfert indirect d'une telle chaleur. Certainsde tels mécanismes de chauffage de l'art antérieur utilisaient des mélanges stoechiométriques de différents combustibles, comprenant par exemple des relates to methods for producing heat and more particularly to improved methods for efficient heating at a reduced cost, by direct combustion of a gaseous fuel using oxygen-enriched air streams. The prior art has made known various types of burners to achieve the most effective heating air to produce a direct heat transfer, as in a furnace, and to achieve the heating of liquids that can be contained in a boiler, in order to obtain an indirect transfer of such heat. Some of such prior art heating mechanisms used stoichiometric mixtures of different fuels, including for example
combustibles gazeux, avec l'air ambiant. Cependant, certains de ces mécanis- gaseous fuels, with ambient air. However, some of these mechanisms
mes de brûleurs produisaient des flammes ayant des températures excessives et possédant des formes qui appliquaient un choc au bloc réfractaire généralement nécessaire, lequel servait de manchon pour contenir une telle burners produced flame of excessive temperature and shapes which applied a shock to the generally required refractory block, which was used as a sleeve to contain such a flame.
flamme afin de la conserver sous la forme d'une entité pouvant être entre- to keep it in the form of an entity that can be
tenue. Habituellement, on ne pouvait pas utiliser un matériau extrêmement durable pour former ce bloc, étant donné les températures élevées de telles structures de l'art antérieur recevant une flamme. De même, quelques-uns de tels mécanismes de brûleurs de l'art antérieur étaient relativement inefficaces pour la combustion du combustible gazeux et produisaient des produits de combustion en quantité excessive, notamment du NO et du NO2 outfit. Usually, an extremely durable material could not be used to form this block, given the high temperatures of such prior art structures receiving a flame. Likewise, some of such prior art burner mechanisms were relatively inefficient for the combustion of the gaseous fuel and produced excessive combustion products, especially NO and NO2.
(désignés quelquefois sous la désignation NO). (sometimes referred to as NO).
X Compte tenu des inconvénients et des désanvatages des brûleurs de X Given the disadvantages and the disasters of burners
l'art antérieur, un but de la présente invention est de fournir des pro- In the prior art, it is an object of the present invention to provide
cédés perfectionnés qui ne requièrent pas l'utilisation d'un bloc réfrac- which do not require the use of a refractory block.
taire, mais au lieu de cela, qui sont à même d'utiliser un manchon métalli- but instead, who are able to use a metal sleeve
que afin d'éviter toute contamination de la flamme et de ce fait du matériau en cours de chauffage, et également afin de résister à une rupture due à in order to avoid any contamination of the flame and therefore of the material being heated, and also to resist a rupture due to
un choc appliqué par inadvertance.a shock applied inadvertently.
Un autre but de ia présente invention est de fournir des procédés perfectionnéspermettant d'obtenir des niveaux d'enrichissement en oxygène compris entre au moins environ 35 % et 100 %, ces niveaux fournissant une flamme plus efficace et des teneurs nettement plus faibles en produits de combustion. Un autre but de la présente invention est de fournir des procédés It is another object of the present invention to provide improved processes for obtaining oxygen enrichment levels of at least about 35% to 100%, which levels provide a more efficient flame and significantly lower levels of oxygenation products. combustion. Another object of the present invention is to provide methods
perfectionnés permettant d'obtenir un enrichissement en oxygène de l'écou- perfected to obtain an oxygen enrichment of the
lement d'air et, d'appliquer une "torsion" à l'écoulement d'air avec une vitesse, une pression, un angle de convergence ou de divergence et un angle de torsion qui soient suffisants pour mettre en forme une flamme en vue de créer une zone à température réduite à l'intérieur du bloc, cette flamme réduisant à son tour effectivement le choc appliqué au bloc, tout en conservant une combustion efficace et en réduisant substantiellement air, and apply a "twist" to the airflow with sufficient velocity, pressure, angle of convergence or divergence, and torsion angle to form a flame for to create a reduced temperature zone inside the block, which in turn effectively reduces the shock applied to the block, while maintaining efficient combustion and substantially reducing
la formation des produits de combustion. the formation of combustion products.
Un autre but de la présente invention est également de fournir des procédés perfectionnés visant à maintenir, à l'intérieur d'une structure de brûleur, les mêmes isothermes que celles que l'on peut avoir dans le Another object of the present invention is also to provide improved methods for maintaining, within a burner structure, the same isotherms as those which may be present in the
cas de l'utilisation de l'air ambiant, mais moyennant une réduction d'en- the use of ambient air, but with a reduction in
viron 15 % du combutible gazeux, tout en maintenant simultanément des 15% of the gaseous fuel while simultaneously maintaining
émissions réduites de NO.reduced emissions of NO.
x Les procédés perfectionnés selon la présente invention peuvent être spécialement adaptés à des installations utilisées pour la production de l'alumirium, qui produisent 35 % d'air enrichi en oxygène en tant que The improved processes according to the present invention can be specially adapted to facilities used for the production of alumirium, which produce 35% oxygen enriched air as
produit secondaire d'une telle production d'aluminium. Les procédés per- secondary product of such aluminum production. The processes
fectionnés conformes à la présente invention peuvent également trouver une application particulière dans le cas o une flamme extrêmement propre est nécessaire, comme par exemple lors du chauffage du verre et dans according to the present invention may also find a particular application in the case where an extremely clean flame is required, such as for example when heating the glass and in
d'autres applications similaires.other similar applications.
Ces buts ainsi que d'autres buts des procédés perfectionnés con- These goals as well as other goals of the advanced processes
formes à la présente invention ressortiront à l'évidence, pour le spécia- forms of the present invention will clearly be apparent, for the specialist
liste de la technique, à la lecture de la description des modes d'exécu- list of the technique, after reading the description of the modes of
tion préférés de l'invention, notamment des modes de mise en oeuvre donnés preferred embodiments of the invention, in particular given modes of implementation.
à titre d'exemples,et des dessins annexés. as examples, and the accompanying drawings.
Les procédés perfectionnés conformes à la présente invention, qui visent à fournir un chauffage efficace à un coût réduit, sont obtenus en faisant brûler directement un combustible, de préférence gazeux, en utilisant de l'air enrichi en oxygène. De façon spécifique, on réalise un écoulement central d'un tel combustible gazeux, qui s'étend suivant un axe longitudinal et est délivré à une pression suffisante pour diriger le combustible gazeux dans la direction longitudinale. Il est prévu une The improved processes according to the present invention, which aim to provide efficient heating at a reduced cost, are obtained by directly burning a fuel, preferably a gas, using oxygen-enriched air. Specifically, a central flow of such a gaseous fuel is produced, which extends along a longitudinal axis and is delivered at a pressure sufficient to direct the gaseous fuel in the longitudinal direction. It is planned a
multiplicité d'écoulement d'air enrichi en oxygène, de préférence en quan- multiplicity of air flow enriched in oxygen, preferably in
tité stoechiométrique, et de tels écoulements sont disposés, en coupe stoichiometric unit, and such flows are arranged, in section
transversale, selon un réseau circulaire autour de l'écoulement du combus- transverse, in a circular network around the flow of
tible gazeux. De tels écoulements gazeux sont disposés de manière à circuler en formant des écoulements qui sont inclinés radialement suivant un angle de divergence ou de convergence allant de +20 à -20 par rapport à gaseous. Such gaseous flows are arranged to circulate by forming flows which are inclined radially at an angle of divergence or convergence ranging from +20 to -20 with respect to
l'axe longitudinal de l'écoulement du combustible gazeux. the longitudinal axis of the gaseous fuel flow.
Lors de la phase opératoire suivante des procédés selon l'inven- During the next operating phase of the processes according to the invention,
tion, on mélange les écoulements du combustible gazeux et de l'air enrichi en oxygène. Enfin, on fait brûler le mélange de manière à produire une flamme pouvant être entretenue, et ce dans un bloc servant à protéger la flamme, une telle flamme possédant une zone à température réduite autour d'elle, ce qui permet d'obtenir une combustion efficace du combustible et In this case, the flows of the gaseous fuel and the oxygen enriched air are mixed. Finally, the mixture is burned to produce a maintainable flame in a flame-protecting block, such flame having a reduced-temperature zone around it, thereby providing combustion. efficient fuel and
de conserver des teneurs relativement faibles en produits de combustion. to maintain relatively low levels of combustion products.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention Other features and advantages of the present invention
ressortiront de la description donnée ci-après en référence au dessin will emerge from the description given below with reference to the drawing
anrexéillustrant, à titre d'exemple, un appareil pour la mise en oeuvre du procédé perfectionné selon l'invention et dans lequel: - la figure 1 est une vue en coupe transversale partielle et avec arrachement montrant en élévation latérale partielle un brûleur utilisé pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, un tel brûleur comportant une plaque perforée dont les perforations divergent par exemple selon un angle A par rapport à l'axe longitudinal de l'écoulement gazeux, illustrating, for example, an apparatus for carrying out the improved method according to the invention and in which: - Figure 1 is a partial cross sectional view and broken away showing in partial side elevation a burner used for the implementation of the process according to the invention, such a burner comprising a perforated plate whose perforations diverge for example at an angle A with respect to the longitudinal axis of the gas flow,
une buse, un dispositif de protection de l'étincelle produite par un dis- a nozzle, a device for protecting the spark produced by a
positif d'allumage, une plaque arrière comportant une garniture d'étanchéi- positive ignition, a back plate with a sealing gasket
té la séparant du corps de la buse, et en outre un sous-ensemble formant dispositif d'allumage à étincelles disposé dans la partie arrière du corps de la buse, l'ensemble du bloc tronqué comportant un ensemble maintenu par des moyens formant un bâti de maintien du bloc et disposés sur la partie avant d'un tel corps de buse; it separates it from the body of the nozzle, and furthermore a subassembly forming a spark ignition device disposed in the rear part of the body of the nozzle, the whole of the truncated block comprising an assembly held by means forming a frame holding the block and arranged on the front portion of such a nozzle body;
- la figure 2 est une vue de face d'une forme de réalisation pré- FIG. 2 is a front view of a preferred embodiment
férée d'une plaque perforée telle que représentée sur la figure 1, montrant a perforated plate as shown in FIG.
un angle de torsion B donné à titre d'illustration, la pluralité des ori- an angle of torsion B given by way of illustration, the plurality of
fices étant répartis radialement à distance les uns des autres selon un 4 réseau autour des moyens formant canalisation du combustible gazeux, ces moyens étant situés dans une position centrale, et convenant pour réaliser fices being distributed radially at a distance from each other in a network around the means for channeling the gaseous fuel, these means being located in a central position, and suitable for realizing
une combustion stoechiométrique dans l'air ambiant contenant 20,8 % d'oxy- stoichiometric combustion in ambient air containing 20.8% oxy-
gène; - la figure 3 est une vue de face montrant une autre forme de gene; FIG. 3 is a front view showing another form of
réalisation d'une plaque perforée convenant pour la mise en oeuvre de cer- making a perforated plate suitable for the implementation of cer-
tains autres procédés perfectionnés conformes à la présente invention et montrant les orifices inclinés et divergents qui ont un diamètre égal à la moitié de celui des orifices représentés dans la forme de réalisation de some other improved methods according to the present invention and showing the inclined and diverging orifices which have a diameter equal to half that of the orifices shown in the embodiment of FIG.
la figure 2, et convenant pour être utilisés avec des écoulements d'air en- FIG. 2, and suitable for use with air flows in
richi en oxygène, contenant 22,8 % d'oxygène; et - la figure 4 est une vue de face d'une autre forme de réalisation d'une plaque perforée convenant pour la mise en oeuvre d'autres procédés perfectionnés conformes à la présente invention et comportant des orifices inclinés et divergents qui ont un diamètre égal approximativement au quart rich in oxygen, containing 22.8% oxygen; and FIG. 4 is a front view of another embodiment of a perforated plate suitable for carrying out other improved methods according to the present invention and having inclined and diverging orifices which have an equal diameter. about a quarter
du diamètre des orifices de la forme de réalisation de la figure 2, et con- the diameter of the orifices of the embodiment of FIG.
venant pour être utilisés avec des écoulements d'air enrichis en oxygène, coming for use with oxygen-enriched air flows,
contenant environ 35 % d'oxygène.containing about 35% oxygen.
Les procédés perfectionnés conformes à la présente invention con- The improved methods according to the present invention
cernent l'exécution d'un chauffage efficace et à coût réduit moyennant identify efficient and cost-effective heating
l'utilisation d'une combustion directe de combustibles incluant un combus- the use of direct combustion of fuels including
tible gazeux dans une forme de réalisation préférée, et ce dans un écoulement d'air enrichi en oxygène, avec des quantités variables d'oxygène telles que in a preferred embodiment, and in an oxygen-enriched air flow, with varying amounts of oxygen such as
l'air enrichi en oxygène forme des écoulements d'air contenant entre envi- oxygen-enriched air forms airflows containing between
ron 20,8 % d'oxygène et 35 % d'oxygène, et allant même jusqu'à contenir 20.8% oxygen and 35% oxygen, and even
% d'oxygène. De façon spécifique, de tels procédé perfectionnés con- % oxygen. Specifically, such improved methods
formes à l'invention incluent l'étape opératoire initiale consistant à réa- forms of the invention include the initial operative step of
liser un écoulement central du combustible gazeux, qui possède un axe longi- a central flow of the gaseous fuel, which has a longitudinal axis
tudinal et est délivré à une pression suffisante pour diriger le carburant gazeux suivant cette direction longidudinale. Il est prévu une multiplicité tudinal and is delivered at a pressure sufficient to direct the gaseous fuel along this longitudinal direction. It is planned a multiplicity
d'écoulements d'air enrichi en oxygène qui, en coupe transversale, sont ré- of oxygen-enriched air flows which, in cross-section, are re-
partis à distance les uns des autres selon un réseau de préférence circu- away from one another according to a network of preferably
laire autour de l'écoulement du combustible gazeux, lesdits écoulements d'air enrichi en oxygène étant inclinés radialement de telle sorte qu'ils divergent ou convergent, en faisant un angle d'environ +20 à environ -20 the flow of gaseous fuel, said oxygen-enriched air flows being radially inclined such that they diverge or converge, at an angle of about +20 to about -20.
par rapport à l'axe longitudinal de l'écoulement du combustible gazeux. relative to the longitudinal axis of the gaseous fuel flow.
Il en résulte que les écoulements d'air enrichi en oxygène sont dirigés As a result, the flows of oxygen-enriched air are directed
selon une pluralité de trajets autour de l'écoulement de combustible ga- in a plurality of paths around the fuel flow.
zeux qui occupe une position centrale. De tels écoulements respectifs du combustible et de l'air enrichi en oxygène sont mélangés et brûlent de manière à fournir une flamme pouvant être entretenue, comportant une zone à température réduite l'entourant, ce qui permet de brûler de façon efficace un tel combustible gazeux et d'obtenir des teneurs relativement basses en zeux which occupies a central position. Such respective flows of fuel and oxygen-enriched air are mixed and burn to provide a sustainable flame having a reduced temperature area surrounding it, thereby effectively burning such gaseous fuel. and to obtain relatively low levels in
produits de combustion nocifs, notamment des teneurs réduites en NOx. harmful combustion products, including reduced levels of NOx.
Dans certains modes d'exécution préférés, les procédés perfection- In certain preferred embodiments, the methods
nés conformes à la présente invention permettent un enrichissement en oxy- in accordance with the present invention allow an enrichment in oxy-
gène pouvant aller jusqu'à une teneur d'environ 35 % en oxygène. Dans d'autres modes d'exécution préférés, on peut utiliser de l'oxygène pur, auquel cas on peut utiliser des orifices possédant des ouvertures dont le diamètre est égal approximativement à un cinquième du diamètre des orifices gene up to a content of about 35% oxygen. In other preferred embodiments, pure oxygen may be used, in which case apertures having apertures whose diameter is approximately one fifth of the diameter of the orifices may be used.
pouvant être utilisés avec de l'air ambiant. can be used with ambient air.
On peut utiliser différentes pressions d'alimentation de l'écoule- Different flow pressures can be used.
ment de combustible gazeux, ces pressions pouvant être déterminées par les spécialistes de cette technique, comme cela est enseigné par les exemples donnés ici, sans qu'il soit nécessaire de réaliser une expérimentation gaseous fuel, these pressures being determinable by those skilled in the art, as taught by the examples given herein, without the need for experimentation
inutile. Il en va de même en ce qui concerne la pression requise de déli- useless. The same applies to the required pressure of deli-
vrance des écoulements d'air utilisables avec les écoulements du combus- air flows that can be used with the fuel flows.
tible gazeux, comme cela a en outre été indiqué plus haut dans les exemples des modes d'exécution préférés et des variantes d'exécution gaseous, as has been further indicated in the examples of the preferred embodiments and alternative embodiments
de l'invention.of the invention.
L'écoulement du combustible gazeux peut présenter de préférence une forme générale circulaire-en coupe transversale. Les écoulements de l'air enrichi en oxygène entourant l'axe longitudinal de l'écoulement du combustible gazeux peuvent être "tordus". On peut obtenir une telle "torsion" en disposant les écoulements d'air enrichi en oxygène de manière qu'ils fassent un angle compris entre environ 0 et 400 par rapport à The flow of gaseous fuel may preferably have a generally circular-cross sectional shape. The flows of the oxygen-enriched air surrounding the longitudinal axis of the gaseous fuel flow may be "twisted". Such a "twist" can be obtained by arranging the flows of oxygen enriched air so that they make an angle of between about 0 and 400 with respect to
l'axe longitudinal de l'écoulement du combustible gazeux. De telles tor- the longitudinal axis of the gaseous fuel flow. Such tor-
sions des écoulements d'air enrichi en oxygène peuvent, dans des formes de réalisation préférées, former une pluralité d'écoulements hélicoïdaux In preferred embodiments, oxygen-enriched air flows may form a plurality of helical flows.
disposés autour de l'écoulement central du combustible gazeux. Le dia- arranged around the central flow of the gaseous fuel. The dia-
mètre en coupe transversale des écoulements du combustible gazeux et les meter in cross-section of the gaseous fuel flows and the
diamètres respectifs de la pluralité des écoulements d'air enrichi en oxy- respective diameters of the plurality of oxygen enriched air flows.
gène, disposés alentour, peuvent être choisis de manière que la combustion gene, arranged around, can be chosen so that the combustion
de ce combustible et de cet air soit essentiellement stoechiométrique, con- this fuel and air is essentially stoichiometric,
formément aux normes connues des spécialistes ordinaires de cette technique et comme cela sera indiqué dans les exemples suivants de modes d'exécution in accordance with standards known to those of ordinary skill in the art and as will be indicated in the following examples of embodiments
préférés ainsi que d'autres modes d'exécution. as well as other modes of execution.
Les pressions respectives et diamètres respectifs de l'écoulement du combustible gazeux et des multiples écoulements de l'air enrichi en oxygène sont choisis, dans des modes d'exécution préférés, de manière à The respective pressures and respective diameters of the gaseous fuel flow and the multiple flows of the oxygen enriched air are selected, in preferred embodiments, so as to
maintenir les isothermes essentiellement constantes en utilisant les écoule- keep the isotherms essentially constant using the
ments d'air enrichi en oxygène, comparativement à des isothermes obtenues dans un appareil à brûleur utilisant de l'air ambiant dans un tel brûleur oxygen enriched air, compared to isotherms obtained in a burner apparatus using ambient air in such a burner
pour obtenir la combustion du combustible gazeux. to obtain the combustion of the gaseous fuel.
Des procédés perfectionnés conformes à la présente invention peuvent Advanced methods according to the present invention can
en outre consister à confiner radialement la flamme pouvant être entretenue. furthermore, radially confining the maintainable flame.
Un tel confinement radial peut être réalisé de préférence à l'aide de moyens Such radial confinement can be achieved preferably by means of
qui sont exempts de tout matériau réfractaire, afin d'empêcher des particu- which are free from any refractory material, in order to prevent
les d'un tel matériau réfractaire de contaminer la flamme pouvant être en- of such a refractory material to contaminate the flame which can be
tretenue et/ou, par l'intermédiaire de cette dernière, le matériau qui est and / or, through the latter, the material that is
chauffé par cette flamme. De tels moyens de confinement radial peuvent com- heated by this flame. Such radial confinement means may
porter un manchon métallique. De même, dans d'autres formes de réalisation préférée, le confinement radial peut être obtenu au moyen d'un manchon en matériau réfractaire dans lequel le chauffage est indirect, et/ou il est wear a metal sleeve. Likewise, in other preferred embodiments, the radial confinement can be obtained by means of a sleeve of refractory material in which the heating is indirect, and / or it is
prévu d'autres moyens permettant de réduire l'élément devant être chauffé. provided other means to reduce the element to be heated.
Dans certains des modes d'exécution préférés de la présente inven- In some of the preferred embodiments of the present invention,
tion tels qu'indiqués dans des exemples donnés à titre d'illustration, la température de la flamme pouvant être obtenue peut être réduite par rapport As shown in illustrative examples, the temperature of the flame that can be obtained can be reduced in relation to
à la combustion exécutée dans l'air ambiant. to combustion carried out in the ambient air.
En se référant maintenant au dessin et notamment la figure 1, les procédés perfectionnés fournissant une combustion du combustible gazeux dans un air enrichi en oxygène peuvent être mis en oeuvre au moyen de l'appareil représenté à titre d'exemple sur les figures, bien que les spécialistes de la technique puissent envisager d'utiliser d'autres appareils pour la mise Referring now to the drawing and in particular to FIG. 1, the improved processes providing combustion of the gaseous fuel in oxygen enriched air can be carried out by means of the apparatus shown by way of example in the figures, although those skilled in the art may consider using other devices for
en oeuvre de tels procédés.such methods.
La figure 1 représente en coupe transversale partielle et en élévation latérale fragmentaire, un brûleur repéré d'une manière générale par 10, servant à la mise en oeuvre de la présente invention. Le brûleur Figure 1 shows in partial cross-section and fragmentary side elevation, a burner generally marked 10, for carrying out the present invention. The burner
comporte une plaque perforée repérée d'une manière générale par la par- has a perforated plate generally identified by the
tie avant 14 d'une buse 16. La buse 16 est disposée à l'intérieur d'un corps de buse 18 contenant une partie formant canalisation 20 pour le gaz oxydant et servant à transmettre le gaz oxydant à partir d'une source extérieure et The nozzle 16 is disposed within a nozzle body 18 containing a channel portion 20 for the oxidizing gas and for transmitting the oxidant gas from an external source and
de préférence par l'intermédiaire d'un robinet à orifice réglable (non re- preferably by means of an adjustable orifice valve (not re-
présenté). De même, en se référant à la figure 2, on voit qu'un tel gaz oxydant transite par des orifices 22 ménagés dans la plaque perforée 12, en suivant un écoulement divergent correspondant à l'angle de divergence A représenté sur la figure 1, pour pénétrer dans le perçage central 24 d'un bloc réfractaire 26. Un tel bloc réfractaire 26 est supporté par un bâti support de bloc 28 maintenu par une bride 30 du corps de buse. Un tel corps de buse 18 peut en outre comporter une bride d'entrée 31 fixée au corps de buse 18 au moyen de boulons appropriés 32 et appliqués de façon étanche present). Similarly, referring to FIG. 2, it can be seen that such an oxidizing gas passes through orifices 22 formed in the perforated plate 12, following a divergent flow corresponding to the angle of divergence A represented in FIG. to penetrate the central bore 24 of a refractory block 26. Such a refractory block 26 is supported by a block support frame 28 held by a flange 30 of the nozzle body. Such a nozzle body 18 may further include an inlet flange 31 attached to the nozzle body 18 by means of appropriate bolts 32 and sealingly applied thereto.
contre ce dernier au moyen d'une garniture d'étanchéité 34. De façon simi- against the latter by means of a gasket 34. Similarly,
laire, une plaque arrière 36 du corps de buse est fixée de façon étanche au a rear plate 36 of the nozzle body is sealingly attached to the
moyen d'une garniture d'étanchéité 38 et de boulons 40 au corps de buse 18. means of a seal 38 and bolts 40 to the nozzle body 18.
Sur la plaque arrière 36 se trouve installé un ensemble 42 formant disposi- On the rear plate 36 is installed a set 42 forming
tif d'allumage à étincelles. On peut également prévoir un verre d'observa- ignition spark ignition. You can also have a glass of observation
tion 44 pour regarder l'intérieur de la buse 16. De même, on peut prévoir un bouchon creux de canalisation 46 permettant l'accès dans le corps de 44 to look inside the nozzle 16. Similarly, there may be a hollow plug of duct 46 allowing access to the body of
buse 18.nozzle 18.
En se référant maintenant à la figure 2, qui représente une vue Referring now to Figure 2, which represents a view
de face de la forme de réalisation de la plaque perforée 12 telle que re- front view of the embodiment of the perforated plate 12 as
présentée sur la figure 1, qui est destinée à être utilisée avec de l'air ambiant, on a représenté un angle de "torsion" B des différents orifices 22. De tels orifices 22 sont disposés radialement en étant espacés selon un réseau autour d'un conduit central 48 du combustible gazeux. La surface de la plaque perforée 12 peut être de préférence plane, comme représenté, shown in Figure 1, which is intended to be used with ambient air, there is shown a "twist" angle B of the various orifices 22. Such orifices 22 are arranged radially spaced in a network around a central duct 48 of the gaseous fuel. The surface of the perforated plate 12 may preferably be flat, as shown,
bien que l'on puisse envisager de prévoir d'autres dispositions. although it may be possible to envisage other provisions.
La figure 3 représente une forme de réalisation d'une plaque per- FIG. 3 shows one embodiment of a plate
forée 112 convenant pour la mise en oeuvre de certains autres modes d'exé- 112 suitable for the implementation of certain other modes of
cution des procédés perfectionnés conformes à la présente invention, cette of the improved processes according to the present invention, this
plaque comportant des orifices 122 possédant un diamètre égal approximati- plate having orifices 122 having an approximately equal diameter
vement à la moitié du diamètre des orifices représentés dans la forme de at half the diameter of the orifices shown in the form of
réalisation de la figure 2 et convenant pour être utilisés avec des écoule- Figure 2 and suitable for use with
ments d'air enrichi à plus de 2 % d'oxygène. On a représenté un conduit central 148 d'acheminement du combustible gazeux. De préférence, la surface de la plaque est plane, tandis que les orifices 122 divergent de façon analogue selon un angle A et fournissent une "torsion" selon un angle B. De façon similaire, la figure 4 montre une vue de face d'une autre forme de réalisation d'une plaque perforée 212 convenant pour la mise en oeuvre d'un autre mode d'exécution des procédés perfectionnés conformes air enriched with more than 2% oxygen. There is shown a central conduit 148 for conveying the gaseous fuel. Preferably, the surface of the plate is flat, while the orifices 122 diverge analogously at an angle A and provide a "twist" at an angle B. Similarly, Figure 4 shows a front view of a another embodiment of a perforated plate 212 suitable for the implementation of another embodiment of the improved processes according to
à la présente invention. La plaque perforée 212 comporte, de façon analo- to the present invention. The perforated plate 212 comprises, analogously
gue, un conduit central 248 d'acheminement du combustible gazeux et comprend a central conduit 248 for conveying the gaseous fuel and comprises
en outre des orifices inclinés et divergents 222 dont le diamètre est appro- in addition inclined and diverging apertures 222 whose diameter is appro-
ximativement égal au quart du diamètre des orifices prévus dans la forme approximately equal to a quarter of the diameter of the orifices provided in the form
de réalisation de la figue 2 pour l'air ambiant. Une telle forme de réalisa- embodiment of Fig 2 for ambient air. Such a form of realization
tion de la plaque perforée 212 de la figure 4 convient pour son utilisation The perforated plate 212 of FIG. 4 is suitable for its use.
avec un écoulement d'air enrichi d'environ 35 % d'oxygène. with a flow of air enriched with about 35% oxygen.
Comme cela est indiqué dans l'exemple 1 indiqué à la fin de la As shown in Example 1 at the end of the
description, on a choisi six emplacements différents de mesure de la tempé- description, six different locations of temperature
rature dans le cas des exemples décrits ci-après à titre d'exemple des modes d'exécution des procédés conformes à la présente invention, ces emplacements étant désignés respectivement par T1,T2,T3,T4,T5 et T6. Ces emplacements de mesure de la température sont repérés de la manière suivante: in the examples described hereinafter by way of example of the embodiments of the methods according to the present invention, these locations being denoted respectively by T1, T2, T3, T4, T5 and T6. These locations for measuring the temperature are identified as follows:
T1 - Sur la surface supérieure extérieure du bloc réfractaire 26, à proxi- T1 - On the outer upper surface of the refractory block 26, close to
mité de l'extrémité de sortie qui est située en vis-à-vis de la bride ; T2 - A proximité de T1 sur la surface extérieure latérale/supérieure du mite of the output end which is located vis-à-vis the flange; T2 - Near T1 on the lateral / upper outer surface of the
bloc réfractaire 26 et avec un décalage d'environ 45 degrés par rap- refractory block 26 and with an offset of about 45 degrees with respect to
port à la verticale; T3 - Sur la surface extérieure du bloc réfractaire 26 à proximité de T et avec un décalage d'environ 90 degrés par rapport à la verticale; vertical port; T3 - On the outer surface of the refractory block 26 near T and with a shift of about 90 degrees from the vertical;
T4 - A l'intérieur d'un renfoncement sur une hauteur d'environ 0,63 cen- T4 - Inside a recess to a height of about 0.63 cen-
timètres, dans la face frontale du bloc réfractaire 26, au niveau de la partie centrale supérieure de cette face; timers, in the front face of the refractory block 26, at the upper central portion of this face;
T5- A l'intérieur d'un renfoncement à une hauteur d'environ 0,63 centi- T5- Inside a recess at a height of about 0.63 centimeters
- mètres dans la face frontale du bloc réfractaire 26, dans la partie centrale inférieure de cette face; et T6 meters in the front face of the refractory block 26, in the lower central part of this face; and T6
T6 - Sur la surface latérale intérieure du bloc réfractaire 26 à proxi- T6 - On the inner side surface of the refractory block 26 near
mité de l'extrémité de sortie, qui est située en vis-à-vis de la bride 30. mite of the output end, which is located vis-à-vis the flange 30.
On a réalisé des exemples de travail de différents modes d'exécu- Examples of work of different modes of execution have been
tion des procédés perfectionnés conformes à la présente invention, qui sont présentés sous la forme de colonnes dans les exemples I et II, indiqués à of the improved processes according to the present invention, which are presented in column form in Examples I and II, indicated in
la fin de la description.the end of the description.
Dans les modes d'exécution préférés, le brûleur 10 peut être un In the preferred embodiments, the burner 10 may be a
brûleur de 3,80 cm, un brûleur de 5,08 cm, un brûleur de 4,62 cm, un brû- 3.80 cm burner, a 5.08 cm burner, a 4.62 cm burner, a burner
leur de 10,16 cm, un brûleur de 13,24 cm ou un brûleur d'une autre taille. 10.16 cm, a burner 13.24 cm or a burner of another size.
Le matériau utilisé pour le bloc réfractaire 26 peut être constitué de pré- The material used for the refractory block 26 may consist of
férence par un matériau céramique fusible possédant une capacité élevée de résistance à la température et/ou d'autres matériaux. Lorsqu'on utilise un bloc céramique 26, le diamètre initial du perçage central 24 peut varier entre 13,80 cm et 13,97 cm pour des brûleurs ayant des tailles comprises ceramic fusible material having a high temperature resistance capability and / or other materials. When using a ceramic block 26, the initial diameter of the central bore 24 can vary between 13.80 cm and 13.97 cm for burners having sizes included
respectivement entre 3,80 cm et 10,16 cm. Un tel bloc réfractaire peut pos- respectively between 3.80 cm and 10.16 cm. Such a refractory block can pos-
séder une longueur comprise entre au moins 23,5 cm et 33,02 cm. Ces dimen- seduce a length between at least 23.5 cm and 33.02 cm. These dimensions
sions ainsi que d'autres dimensions.ne sont pas critiques et on peut en as well as other dimensions.are not critical and can be
changer de façon appropriée.change appropriately.
Les spécialistes de la technique auront aisément compris, à la lec- Those skilled in the art will readily understand, on reading
ture de la description ci-dessus, les caractéristiques fondamentales et the description above, the basic characteristics and
nouvelles des procédés perfectionnés conformes à la présente invention. Il new advanced processes according to the present invention. he
ressortira aisément à l'évidence que de nombreuses modifications et change- It will be readily apparent from the evidence that many modifications and changes
ments peuvent être apportés dans la mise en oeuvre des procédés perfection- ments can be made in the implementation of
nés conformes à la présente invention tels qu'indiqué plus haut, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. C'est pourquoi les modes d'exécution préférés, indiqués ci-dessus, ainsi que les variantes d'exécution de la born according to the present invention as indicated above, without departing from the scope of the invention. This is why the preferred execution modes, indicated above, as well as the variants of execution of the
présente invention n'ont en aucune manière un caractère limitatif. The present invention is in no way limiting in nature.
EXEMPLE IEXAMPLE I
Essais de flamme dvec un birleur "KINEMAX" (I) de 5,80 cm uti]isait du Ud/ naturel Flame tests with a 5 "KINEMAX bursor (I) using Ud / natural
(1) marque déposée de la société Maxon Corporation; Muncie, Indiaridna. (1) registered trademark of Maxon Corporation; Muncie, Indiaridna.
Volume de Pression Pression Pourcen- Pourcen- remp.du Orifice Temp.de Longueur Diamètre Couleur Durée gaz en de l'air du gaz tage de tage de bloc de sortie la de de la de la de m3/A(x03 Pa) (xlO3Pa) 02 dans 02 dans t1 T2 3 T t6 flamme flamme flamme flamme combustion m/h a a12 3 4 5 6 visible (en mn) le corps le four ( C) ( C) ( C) ( C) C) ( C) ( C) enmètres (en mètres Pressure Volume Pressure Too Short of Orifice Temp. Length Diameter Color Gas Gas Duration of Exhaust Gas Exhaust Block Stage of Exhaust Pressure M3 / A (x03 Pa) (xlO3Pa ) 02 in 02 in t1 T2 3 T t6 flame flame flame flame combustion m / ha a12 3 4 5 6 visible (in mn) the body the furnace (C) (C) (C) (C) C) (C) ( C) meters (in meters
16,99 23.70 5,08 20,8 2 _ 0,36 0,15 bleu - 16.99 23.70 5.08 20.8 2 _ 0.36 0.15 blue -
28,32 20,32 13,55 35 2 _ _ 0,91+ 0,10 blanc - 28.32 20.32 13.55 35 2 _ _ 0.91+ 0.10 white -
28.32 76,19 12,19 20,8 - 36,7 50,55 44,44 183,89 177,22 312,77 1704 0,36 0,15 bleu 15 28,32 25,40 13,55 35 - 55,55 70,55 73,33 264,44 25 410 1454 0,61 0,15 blanc 15 28.32 76.19 12.19 20.8 - 36.7 50.55 44.44 183.89 177.22 312.77 1704 0.36 0.15 blue 15 28.32 25.40 13.55 35 - 55 , 55 70.55 73.33 264.44 25 410 1454 0.61 0.15 white 15
_ _. __ _-. __ _ __ _. __ _-. __ _ _
28,32 76,19 12,19 20,8 - 49 72,22 66,67 205 190,56 331,11 732,22 0,36 0, 15 bleu 30 28,32 25,40 13,55 35 - 111,11 118,89 130,56 291,66 249 407,22 1454 1,07 0,15 blanc 30 28,32 76,19 12,19 20,8 - 59,44 86,07 85 216,67 199 339,44 1732,22 0,36 0,15 bleu 60 À 28,32 22,01 13,55 35 - 119,44 127, 78 140,56 297,78 252,22 404 1454 1,07 0,15 blanc 60 16,99 27,09 5,08 20,8 74 112,2 116 340 47,7 593 704 0,61 0,13 bleu 10 16,99 13,55 5,08 35 - 127 132,78 147,8 300 263,3 401,67 1482 0,76 0,15 blanc 10 ,66 3,39 0,68 20,8 92,22 137,2 155,56 384,44 368,8c 690,56 1621 0,46 0,10 bleu 15 ,66 5, 08 0,68 35 131,67 145,5 159,44 307,22 292,7 435,56 732,22 0,03 0,10 blanc 15 bleu/ r 2,83 1,69 0,34 35 142,22 154,4 170 317,78 317,2 447,78 760 0, 46 0,10 blnc5 0,71 0,34 O35 _ 149 160 171 |282 283 399 1760 0,15 0,03 10blanc t bleu/ 1 0,71 T 0,34 0 35 - 149 160 171 282 Z83 399 1760 0,15 0, 03 bac 1 28.32 76.19 12.19 20.8 - 49 72.22 66.67 205 190.56 331.11 732.22 0.36 0, 15 blue 30 28.32 25.40 13.55 35 - 111 , 11 118.89 130.56 291.66 249 407.22 1454 1.07 0.15 white 30 28.32 76.19 12.19 20.8 - 59.44 86.07 85 216.67 199 339, 44 1732.22 0.36 0.15 blue 60 to 28.32 22.01 13.55 35 - 119.44 127, 78 140.56 297.78 252.22 404 1454 1.07 0.15 white 60 16 , 99 27.09 5.08 20.8 74 112.2 116 340 47.7 593 704 0.61 0.13 blue 10 16.99 13.55 5.08 35 - 127 132.78 147.8 300 263 , 3,401.67 1482 0.76 0.15 white 10, 66 3.39 0.68 20.8 92.22 137.2 155.56 384.44 368.8c 690.56 1621 0.46 0.10 blue 15, 66 5, 08 0.68 35 131.67 145.5 159.44 307.22 292.7 435.56 732.22 0.03 0.10 white 15 blue / r 2.83 1.69 0 , 34 35 142.22 154.4 170 317.78 317.2 447.78 760 0, 46 0.10 blnc5 0.71 0.34 O35 _ 149 160 171 | 282 283 399 1760 0.15 0.03 10white t blue / 1 0.71 T 0.34 0 35 - 149 160 171 282 Z83 399 1760 0.15 0, 03 tray 1
EXEMPLE IIEXAMPLE II
Comparaison entre l'air ambiant et l'air enrichi en 02 dans le cas de l'utilisation du brûleur KINEMAX de 13,25 cm, série "G" (Four 02-2%) MRV Volume du Pression Pression Pourcen- MRV Volume du Pression Pression Pourcen- 03P g gaz de l'air du gaz tage de MRV gaz de l'air du gaz tage de 0 0 3 x qO3P 3 dans le 2( m33 an/lh 2de (m3/h) (xiO3Pa) (x103Pa) corns u (m3/h) (xiO3Pa) (xî03Pa) danrs dule Tube corps du corps du Tube Comparison between ambient air and 02 enriched air in the case of the use of the 13.25 cm KINEMAX burner, "G" series (Oven 02-2%) MRV Volume of the Pressure Pressure Percentage - MRV Volume of the Pressure Pressure Forcen - 03P g gas from the air of gas MRV gas from the air of the gas stage of 0 0 3 x qO3P 3 in the 2 (m33 year / lh 2de (m3 / h) (xiO3Pa) (x103Pa ) corns u (m3 / h) (xiO3Pa) (x103Pa) danrs dule Tube Body Body Tube
brûleur _ brûleur H.G.burner _ burner H.G.
Pilote 5,66 3,39 0,01 20,8 Pilote 5,66 3,39 0,01 35 0,34 Minimum 14,16 3, 39 0,03 20,8 Minimum 22,65 3,39 0,34 35 0,7 Driver 5.66 3.39 0.01 20.8 Driver 5.66 3.39 0.01 35 0.34 Minimum 14.16 3.39 0.03 20.8 Minimum 22.65 3.39 0.34 35 0.7
1 39,64 2,27 0,10 20,8 1 67,96 2,71 2,03 35 1,37 1 39.64 2.27 0.10 20.8 1 67.96 2.71 2.03 35 1.37
2 53,80 5,08 0,24 20,8 2 107,60 5,08 6,10 35 4,19 2 53.80 5.08 0.24 20.8 2 107.60 5.08 6.10 35 4.19
3 79,29 10,50 4,74 20,8 3 138,75 10,50 11,51 35 6,89 3 79.29 10.50 4.74 20.8 3 138.75 10.50 11.51 35 6.89
4 113,27 21 5,42 20,8 4 172,73 21 17,95 35 10,34 4,113.27 21 5.42 20.8 4 172.73 21 17.95 35 10.34
138,75 32,17 11,51 20,8 5 226,54 32,17 28,78 35 15,86 138.75 32.17 11.51 20.8 5 226.54 32.17 28.78 35 15.86
6 164,24 44,02 16,25 20,8 6 263,35 44,02 33,86 35 22,06 6 164.24 44.02 16.25 20.8 6 263.35 44.02 33.86 35 22.06
7 181,23 54,18 20,66 20,8 7 294,50 54,18 40,64 35 28,96 7 181.23 54.18 20.66 20.8 7 294.50 54.18 40.64 35 28.96
8 202,47 67,73 24,03 20,8 8 328,48 67,73 50,80 35 35,16 8,202.47 67.73 24.03 20.8 8 328.48 67.73 50.80 35 35.16
9 217,19 77,89 26,08 20,8 9 351,13 77,89 74,50 35 41,37 9,217.19 77.89 26.08 20.8 9,351.13 77.89 74.50 35 41.37
226,54 84,66 27,43 20,8 10 368,12 84,66 84,66 35 46,88. 226.54 84.66 27.43 20.8 10 368.12 84.66 84.66 35 46.88.
Maximum235,03 91,43 28,78 20,8 Maximum 382,28 89,40 89_40 35 55,16 Maximum 235,03. 91,43 28,78 20,8 Maximum 382,28 89,40 89,40 35 55,16 Maximum235.03 91.43 28.78 20.8 Maximum 382.28 89.40 89_40 35 55.16 Maximum 235.03. 91.43 28.78 20.8 Maximum 382.28 89.40 89.40 35 55.16
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