FR2662377A1 - METHOD AND DEVICE FOR SPRAYING LIQUID, AND APPLICATIONS THEREOF - Google Patents
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Abstract
Description
ii
PROCEDE ET DISPOSITIF DE PULVERISATION DE LIQUIDE, AINSI METHOD AND DEVICE FOR SPRAYING LIQUID, SO
QUE LEURS APPLICATIONS.AS THEIR APPLICATIONS.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de pulvérisation de liquide L'invention concerne également diverses applications de ce procédé et The present invention relates to a method and a device for spraying liquids. The invention also relates to various applications of this method and
de ce dispositif.of this device.
Le procédé et le dispositif selon l'invention ont été particulièrement étudiés pour la pulvérisation de combustibles en vue de leur combustion, mais, bien évidemment, ils peuvent être utilisés pour la The method and the device according to the invention have been particularly studied for the spraying of fuels with a view to their combustion, but, of course, they can be used for
pulvérisation de liquides en vue d'autres applications. spraying liquids for other applications.
Il sera fait référence ci-après, pour situer le problème posé, à la combustion de produits provenant du raffinage du pétrole brut, mais la solution apportée par l'invention peut être appliquée pour résoudre des problèmes équivalents, comme il le sera expliqué dans la Reference will be made hereinafter, to situate the problem posed, to the combustion of products from the refining of crude oil, but the solution provided by the invention can be applied to solve equivalent problems, as will be explained in the
suite de la présente description.following this description.
Le raffinage du pétrole brut produit, à l'heure actuelle, des produits lourds, de plus en plus visqueux, The refining of crude oil is producing, at the present time, heavy products, more and more viscous,
provenant d'unités de conversion.from conversion units.
Pour obtenir une bonne combustion de ces produits lourds, il est nécessaire qu'ils soient pulvérisés en fines gouttelettes, dont le diamètre soit assez petit, de l'ordre de 100 millièmes de mm On estime que, pour obtenir cette taille de gouttelettes, il est nécessaire que la viscosité du produit soit ramenée à moins de To obtain a good combustion of these heavy products, it is necessary that they be pulverized in fine droplets, whose diameter is small enough, of the order of 100 thousandths of an mm. It is estimated that, to obtain this size of droplets, it It is necessary for the viscosity of the product to be reduced to less than
mm 2/s, à la température de formation des gouttelettes. mm 2 / s, at the temperature of formation of the droplets.
Pour des produits dont la viscosité à 100 'C est de 106 mm 2/s, il est nécessaire d'employer des températures de pulvérisation de 2700 C à 3000 C, de façon à ramener la viscosité du produit à environ 20 mm 2/s et à réaliser une bonne pulvérisation par les moyens de pulvérisation habituels. Si l'on ne veut pas avoir recours à des températures trop élevées, on est obligé de fluxer (diluer) les produits lourds visqueux en partie par des distillats moyens, dont l'industrie du raffinage est déficitaire, et donc d'augmenter la production de fuels lourds, dont le For products whose viscosity at 100 ° C is 106 mm 2 / s, it is necessary to use spraying temperatures of 2700 C to 3000 C, so as to reduce the viscosity of the product to about 20 mm 2 / s and to achieve good spraying by the usual spraying means. If we do not want to use too high temperatures, we have to flux (dilute) viscous heavy products partly by middle distillates, which the refining industry is in deficit, and therefore to increase production. heavy fuels, the
raffinage est excédentaire.refining is surplus.
Si on essaie d'utiliser les procédés habituels de pulvérisation à des températures plus faibles sans fluxer le combustible, on est amené à employer ce combustible à des viscosités plus élevées Les procédés habituels utilisés dans ce but présentent les inconvénients de mise en oeuvre suivants: la pulvérisation mécanique nécessite alors des pressions élevées, de l'ordre de 2 107 pascals, à 200 C, pour un produit d'une viscosité de 400 mm 2/s à 200 'C; la pulvérisation assistée à la vapeur d'eau n'est alors pas économique, en raison des taux de vapeur nécessaires élevés (au-delà de 80 %); la pulvérisation à l'aide de brûleurs à coupelle rotative est possible (on peut se reporter pour plus de détails à l'ouvrage de A GUILLERMIC, "Le chauffage par les combustibles liquides", Editions TECHNIP, Tome 3, page 269), mais ces brûleurs ont l'inconvénient de nécessiter des réglages délicats et un entretien particulier du fait If one tries to use the usual processes of spraying at lower temperatures without flowing the fuel, one has to use this fuel at higher viscosities. The usual methods used for this purpose have the following disadvantages: mechanical spraying then requires high pressures, of the order of 2 107 pascals, at 200 ° C, for a product with a viscosity of 400 mm 2 / s at 200 ° C; steam-assisted spraying is therefore not economical because of the high required vapor levels (above 80%); spraying with rotary cup burners is possible (see for more details A GUILLERMIC's book "Heating by liquid fuels", TECHNIP Editions, Volume 3, page 269), but these burners have the disadvantage of requiring delicate adjustments and a particular maintenance of the fact
de l'existence de pièces en mouvement. of the existence of moving parts.
La Demanderesse a trouvé le moyen de pulvériser des combustibles visqueux à des viscosités plus élevées que celles généralement mises en oeuvre et donc à des températures plus faibles, en élaborant, dans le dispositif de pulvérisation, un film de fluide visqueux, qui est ensuite pulvérisé en fines gouttelettes à l'aide The Applicant has found the means of spraying viscous fuels at higher viscosities than those generally used and therefore at lower temperatures, by developing, in the spraying device, a film of viscous fluid, which is then pulverized into fine droplets using
de deux flux de fluides gazeux.two streams of gaseous fluids.
Cette technique, dite d'injection avec formation de préfilm, est déjà connue On peut citer par exemple: la pulvérisation de combustible dans les turbines à gaz (voir "The development of an air blast atomizer for This technique, called injection technique with pre-film formation, is already known. For example: fuel spraying in gas turbines (see "The development of an air blast atomizer for
gas turbine application", par A H LEFEBVRE et D MILLER. gas turbine application ", by A H LEFEBVRE and D MILLER.
Granfield College of Aeronautics, Report N O 193, Juin 1966, ou "Influence of liquid properties on airblast atomizer spray characteristics", par A A RIZKALLA et A H. LEFEBVRE, Journal of Engineering for Power, Avril 1975, pages 173 à 179; la pulvérisation de mélanges charbon-eau (voir "A new burner design for CWS combustion", par S K BATRA et W.A WALSH Jr, Fifth International Symposium on Coal Slurry Combustion and Technology, 25-27 Avril 1983, TAMPA, Floride. Cependant, dans tous ces dispositifs connus, qui sont des dispositifs de combustion o le fluide gazeux est donc de l'air, le rapport massique gaz/liquide doit être très élevé, souvent de l'ordre de 2, pour que la pulvérisation soit correcte Les vitesses de gaz utilisées sont de Granfield College of Aeronautics, Report No. 193, June 1966, or "Influence of liquid properties on airblast atomizer spray characteristics", by A. RIZKALLA and H. LEFEBVRE, Journal of Engineering for Power, April 1975, pp. 173-179; the spraying of coal-water mixtures (see "A new burner design for CWS combustion", by SK BATRA and WA WALSH Jr., Fifth International Symposium on Coal Slurry Combustion and Technology, 25-27 April 1983, TAMPA, Florida. all these known devices, which are combustion devices where the gaseous fluid is therefore air, the gas / liquid mass ratio must be very high, often of the order of 2, for the spraying to be correct. gases used are from
l'ordre de 100 à 150 m/s.the order of 100 to 150 m / s.
De tels débits de gaz sont inconcevables, quand il s'agit, comme c'est le cas dans les raffineries, de pulvériser à l'aide de vapeur d'eau sous pression un fuel Such flows of gas are inconceivable, when it comes, as is the case in refineries, to spray with the help of pressurized water vapor a fuel
de viscosité élevée.high viscosity.
En effet, même si on a à sa disposition, dans les raffineries, de la vapeur d'eau sous pression, il n'est Indeed, even if refining is available in pressurized steam, it is not
pas économique d'employer de tels taux de vapeur. not economical to use such vapor levels.
En outre, la Demanderesse a constaté que, si l'on peut abaisser le taux de vapeur à des valeurs très inférieures à celles habituellement citées, tout en conservant une bonne qualité de pulvérisation, il est alors nécessaire d'utiliser des vitesses de vapeur élevées, pour obtenir une bonne pulvérisation, impossible à réaliser avec les dispositifs précédemment connus, In addition, the Applicant has found that, if it is possible to lower the vapor content to values much lower than those usually mentioned, while maintaining a good quality of spraying, it is then necessary to use high vapor speeds. to obtain a good spray, impossible to achieve with the previously known devices,
utilisant des vitesses de gaz relativement faibles. using relatively low gas velocities.
Le but de la présente invention est donc la pulvérisation de liquides, en vue, notamment, de leur combustion. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de pulvérisation d'un liquide à l'aide d'au moins un fluide auxiliaire tel qu'un gaz, ce procédé comprenant la mise en oeuvre: d'un flux annulaire dudit liquide, d'un flux annulaire d'un gaz primaire, d'un flux annulaire d'un gaz secondaire, identique ou non au précédent, ledit procédé consistant: a) à conduire le flux de liquide à l'intérieur dudit The purpose of the present invention is therefore the spraying of liquids, especially with a view to their combustion. For this purpose, the subject of the invention is a process for spraying a liquid using at least one auxiliary fluid such as a gas, this process comprising the use of: an annular flow of said liquid , an annular flow of a primary gas, an annular flow of a secondary gas, identical or not to the preceding one, said method consisting of: a) driving the flow of liquid inside said
flux de gaz primaire dans le sens d'écoulement de celui- primary gas flow in the flow direction of that
ci, b) à réaliser un film mince annulaire de liquide, en conduisant les flux coaxiaux de liquide et de gaz primaire sur la périphérie d'un anneau dont l'une des extrémités libres est conformée en forme d'arête, c) à pulvériser le liquide à l'extrémité de ladite arête par l'action combinée dudit flux de gaz primaire et du flux de gaz secondaire s'écoulant à l'intérieur de l'anneau dans le même sens que ledit flux de liquide et ledit flux de gaz primaire, ce procédé étant caractérisé en ce que le rapport de la masse totale de gaz par rapport à la masse totale liquide ci, b) to produce an annular thin film of liquid, by conducting the coaxial flows of liquid and primary gas on the periphery of a ring whose one of the free ends is shaped in the shape of a ridge, c) to spray the liquid at the end of said ridge by the combined action of said primary gas flow and the secondary gas flow flowing inside the ring in the same direction as said liquid flow and said gas flow primary, this method being characterized in that the ratio of the total mass of gas to the total liquid mass
est inférieur à 0,5.is less than 0.5.
L'invention a aussi pour objet un dispositif de pulvérisation d'un flux de liquide à l'aide d'au moins un fluide auxiliaire tel qu'un gaz, pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, par réalisation: d'un flux annulaire dudit liquide, d'un flux annulaire d'un gaz primaire, d'un flux annulaire d'un gaz secondaire, identique ou non au précédent, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend a) au moins un conduit d'amenée dudit liquide dans un premier canal annulaire de liquide, b) au moins un conduit d'amenée dudit gaz primaire dans un second canal annulaire de gaz primaire, c) au moins un conduit ( 19) d'amenée dudit gaz secondaire dans un troisième canal annulaire de gaz secondaire, les sorties des canaux annulaires étant disposées de l'extérieur vers l'intérieur du dispositif de telle façon que la sortie du premier canal et la sortie du second canal débouchent conjointement dans un quatrième canal annulaire, qui conduit le mélange de liquide et de gaz primaire à la sortie du troisième canal, le mélange de liquide et des gaz primaire et secondaire étant conduit à l'extérieur du dispositif par un cinquième canal annulaire formant éventuellement un venturi, la paroi interne du quatrième canal annulaire étant conformée en forme d'arête. La caractéristique principale du procédé selon l'invention est donc que le rapport massique du ou des gaz par rapport au liquide est inférieur à 0,5. La vitesse du ou des gaz doit être la plus élevée possible Il y a avantage à ce que les vitesses des flux de gaz primaire et secondaire soient soniques à la hauteur The subject of the invention is also a device for spraying a liquid flow using at least one auxiliary fluid such as a gas, for carrying out the above process, by carrying out: an annular flow of said liquid, an annular flow of a primary gas, an annular flow of a secondary gas, identical or not to the previous one, this device being characterized in that it comprises a) at least one duct supplying said liquid in a first annular liquid channel, b) at least one supply duct for supplying said primary gas in a second annular primary gas channel, c) at least one duct (19) for supplying said secondary gas in a third annular secondary gas channel, the outlets of the annular channels being arranged from the outside to the inside of the device such that the outlet of the first channel and the outlet of the second channel open jointly into a fourth annular channel, which leads the mixture of liquid and gas pr at the outlet of the third channel, the mixture of liquid and primary and secondary gases being led outside the device by a fifth annular channel possibly forming a venturi, the inner wall of the fourth annular channel being shaped in the form of a ridge . The main characteristic of the process according to the invention is therefore that the mass ratio of the gas or gases relative to the liquid is less than 0.5. The velocity of the gas or gases must be as high as possible. It is advantageous for the velocities of the primary and secondary gas flows to be sonic at height.
de l'arête.of the ridge.
Le gaz peut être de l'air, de la vapeur d'eau, du gaz de raffinerie, dans le cas de la combustion du fuel, ou de la vapeur d'eau, dans le cas de la pulvérisation préalable The gas may be air, water vapor, refinery gas, in the case of fuel combustion, or water vapor, in the case of pre-spraying
dudit fuel.said fuel.
Dans le dispositif selon l'invention, quand le gaz primaire et le gaz secondaire sont identiques, ceux-ci proviennent de préférence d'une seul et même source principale, à partir de laquelle les flux de gaz primaire In the device according to the invention, when the primary gas and the secondary gas are identical, these preferably come from one and the same main source, from which the primary gas flows
et de gaz secondaire sont ensuite séparés. and secondary gas are then separated.
Pour des raisons de réalisation technique, les différents canaux annulaires sont réalisés par un assemblage de pièces emboîtées les unes dans les autres For reasons of technical realization, the various annular channels are made by an assembly of parts nested within each other
comme on le verra ci-après dans la description des as will be seen below in the description of the
figures. Les dessins annexés, qui n'ont pas de caractère limitatif, sont destinés à illustrer l'invention Sur ces dessins: La figure 1 est une coupe longitudinale d'un pulvérisateur selon l'invention, destiné à la combustion d'un combustible lourd; La figure 2 est une vue éclatée, en coupe, de différentes pièces du pulvérisateur de la figure 1, représentées telles qu'elles sont adaptées les unes dans les autres selon l'axe A-A' de la figure 1, lors du montage du pulvérisateur, à l'exception, dans un but de simplification, du tube 3, dont il sera fait mention plus loin. Le pulvérisateur 1, représenté sur les dessins et destiné à équiper un four pour la combustion d'un fuel lourd, est incorporé dans un corps externe 2 de section cylindrique, solidaire d'une canne, non représentée, FIGS. The accompanying drawings, which are not limiting in nature, are intended to illustrate the invention. In these drawings: FIG. 1 is a longitudinal section of a sprayer according to the invention, intended for the combustion of a heavy fuel; FIG. 2 is an exploded view, in section, of different parts of the sprayer of FIG. 1, shown as they are adapted to each other along axis AA 'of FIG. 1, during assembly of the sprayer, with the exception, for purposes of simplification, tube 3, which will be mentioned later. The sprayer 1, shown in the drawings and intended to equip an oven for the combustion of a heavy fuel oil, is incorporated in an outer body 2 of cylindrical section, integral with a rod, not shown,
fixant le tout à la paroi du four.fixing everything to the wall of the oven.
Le pulvérisateur lui-même est composé de plusieurs pièces, incorporées ou fixées au corps externe 2, à savoir: un tube cylindrique principal d'alimentation en vapeur d'eau 3, un corps central d'injecteur 4, un distributeur périphérique de vapeur d'eau 5, un distributeur central de vapeur d'eau 6, un embout 7, un élément de fixation tel qu'une vis 8, éventuellement, une pièce calibrée en forme de venturi 50 disposée dans le tube 3, destinée à maintenir le débit de gaz aussi constant que possible, pour faciliter l'utilisation du dispositif (seul le débit de The sprayer itself is composed of several parts, incorporated or attached to the outer body 2, namely: a main cylindrical tube for supplying water vapor 3, a central injector body 4, a peripheral distributor of steam, water 5, a central distributor of water vapor 6, a nozzle 7, a fastening element such as a screw 8, possibly a calibrated piece in the form of venturi 50 disposed in the tube 3, intended to maintain the flow rate as constant as possible, to facilitate the use of the device (only the flow rate of
liquide est éventuellement à régler). liquid may have to be adjusted).
Toutes les pièces de l'injecteur sont des pièces de All parts of the injector are parts of
révolution autour de l'axe A-A'.revolution around the axis A-A '.
Comme il sera décrit plus loin, la combinaison du corps 4, des distributeurs 5 et 6 et de l'embout 7, As will be described below, the combination of the body 4, the distributors 5 and 6 and the tip 7,
constitue le distributeur de vapeur d'eau. is the distributor of water vapor.
Le tube 3 est, comme il a été dit précédemment, le tube principal d'alimentation en vapeur d'eau du pulvérisateur, par le canal cylindrique interne 9 du tube The tube 3 is, as mentioned above, the main steam supply tube of the sprayer, through the internal cylindrical channel 9 of the tube
3, relié à une source de vapeur non représentée. 3, connected to a steam source not shown.
La paroi externe 10 du tube 3 et la paroi interne Il du corps externe 2 constituent un canal annulaire 12 d'alimentation en fuel lourd, relié à une source de fuel The outer wall 10 of the tube 3 and the inner wall 11 of the outer body 2 constitute an annular channel 12 for supplying heavy fuel oil, connected to a fuel source
lourd non représentée.heavy, not shown.
Le canal 9 alimente en vapeur d'eau une chambre interne centrale cylindrique 13, aménagée dans le corps The channel 9 supplies with water vapor a cylindrical central internal chamber 13, arranged in the body
central 4.central 4.
Dans le corps central 4 sont prévus des canaux cylindriques 14, dont les entrées 16 sont disposées à l'entrée de la chambre 13 et dont les sorties 17 débouchent dans une chambre annulaire 18 aménagée dans le distributeur 5 Afin de ne pas surcharger les figures, les canaux 14 non visibles sur les coupes n'ont pas été In the central body 4 are provided cylindrical channels 14, the inputs 16 are disposed at the inlet of the chamber 13 and whose outputs 17 open into an annular chamber 18 arranged in the distributor 5 so as not to overload the figures, the channels 14 not visible on the cuts were not
représentés en lignes interrompues, comme il est d'usage. represented in broken lines, as is customary.
Dans le corps central 4 sont également prévus des canaux cylindriques 19, dont les entrées 20 sont disposées à l'extrémité aval de la chambre 13 et dont les sorties 21 débouchent dans des entrées 22 de canaux correspondants cylindriques 23, aménagés dans le distributeur 6, par l'intermédiaire d'une gorge 21 ' formant un canal annulaire In the central body 4 are also provided cylindrical channels 19, the inputs 20 of which are arranged at the downstream end of the chamber 13 and whose outlets 21 open into entries 22 of corresponding cylindrical channels 23, arranged in the distributor 6, through a groove 21 'forming an annular channel
de distribution.of distribution.
A la sortie des canaux 23, se trouve un canal annulaire 23 ', formé par une portion de la paroi interne de l'embout 7 et de la paroi interne 32 ' du distributeur 6 formant l'arête avec la paroi externe 32 dudit At the outlet of the channels 23, there is an annular channel 23 'formed by a portion of the inner wall of the endpiece 7 and the inner wall 32' of the distributor 6 forming the edge with the outer wall 32 of said
distributeur.distributor.
Afin de ne pas surcharger les figures, les canaux 19 et 21, non visibles sur les coupes, n'ont pas été non plus représentés en traits interrompus Dans le corps central 4 sont en outre aménagés des canaux cylindriques 24, dont deux seulement ont été représentés dans un but de clarté, dont les entrées 25 sont situées à l'extrémité du canal 12 et dont les sorties In order not to overload the figures, the channels 19 and 21, which are not visible on the sections, have also not been shown in dashed lines. In the central body 4, cylindrical channels 24 are furthermore arranged, of which only two have been for the purpose of clarity, the inputs 25 are located at the end of the channel 12 and whose outputs
26 débouchent dans un canal annulaire 27. 26 open into an annular channel 27.
Les parois de ce canal sont constituées par une portion biseautée 28 du corps 4 et par une portion de la The walls of this channel are constituted by a bevelled portion 28 of the body 4 and by a portion of the
paroi interne 29 du distributeur 5.internal wall 29 of the distributor 5.
Le canal 27 est prolongé par un canal annulaire 30, dont les parois sont constituées par une portion de la paroi interne 31 du corps externe 2 et une portion de la paroi externe 32 du distributeur 6, qui constitue l'arête sur laquelle se forme le préfilm de liquide, laquelle peut The channel 27 is extended by an annular channel 30, whose walls are constituted by a portion of the inner wall 31 of the outer body 2 and a portion of the outer wall 32 of the distributor 6, which constitutes the edge on which the prefilm of liquid, which can
être lisse ou dentelée.be smooth or serrated.
Le canal 30 est prolongé par un canal circulaire 33 en forme d'anneau et éventuellement de venturi, dont les parois sont constituées par une portion 34 de la paroi interne du corps externe 2 et une portion 35 de la paroi externe de l'embout 7 Lorsque le canal 33 est en forme de venturi, une partie de l'énergie cinétique du gaz est transformée en pression L'injecteur pourra fonctionner à The channel 30 is extended by a circular channel 33 in the form of a ring and possibly a venturi, the walls of which consist of a portion 34 of the inner wall of the outer body 2 and a portion 35 of the outer wall of the endpiece 7. When the channel 33 is in the form of a venturi, part of the kinetic energy of the gas is transformed into pressure.
des niveaux de pression plus bas.lower pressure levels.
La chambre annulaire 18 est reliée au canal 30 par des canaux cylindriques 36, aménagés dans le distributeur 5 et prolongés par un canal annulaire 38, constitué par une portion 37 de la paroi extérieure du distributeur 5 et The annular chamber 18 is connected to the channel 30 by cylindrical channels 36, arranged in the distributor 5 and extended by an annular channel 38, constituted by a portion 37 of the outer wall of the distributor 5 and
une portion 39 de la paroi intérieure du corps externe 2. a portion 39 of the inner wall of the outer body 2.
Le pulvérisateur est monté de la façon suivante. The sprayer is mounted as follows.
Le distributeur 5 est glissé dans le corps externe 2, le corps central 4 est engagé dans le corps externe, son extrémité 40 traversant le distributeur 5, qui est plaqué The distributor 5 is slid into the outer body 2, the central body 4 is engaged in the outer body, its end 40 passing through the distributor 5, which is plated
contre l'extrémité évidée 41 du corps externe 2. against the recessed end 41 of the outer body 2.
Le distributeur 6 et l'embout 7 sont enfilés sur l'extrémité 40 du corps 2 et la vis 8 est vissée dans le The distributor 6 and the nozzle 7 are threaded onto the end 40 of the body 2 and the screw 8 is screwed into the
filetage 42 du corps 4.thread 42 of the body 4.
Le pulvérisateur est ensuite glissé sur le tube 3 l'alimentant en vapeur d'eau, puis relié à l'alimentation The sprayer is then slid on the tube 3, feeding it with steam, and then connected to the feed
en fuel.in fuel.
Le fonctionnement de ce pulvérisateur est le suivant. The operation of this sprayer is as follows.
Le fuel lourd est amené par le canal annulaire 12, les canaux cylindriques 24, le canal annulaire 27 jusqu'au The heavy fuel oil is fed through the annular channel 12, the cylindrical channels 24, the annular channel 27 to
canal annulaire 30.annular channel 30.
A son entrée dans ledit canal 30, le flux de fuel lourd est plaqué sur la paroi externe 32 du distributeur 6 par un flux périphérique extérieur de vapeur d'eau Ce flux périphérique extérieur provient d'un flux principal de vapeur d'eau, amené par le canal interne 9, dont une partie pénétrant dans les entrées 16 est conduite par les canaux cylindriques 14 dans la chambre annulaire 18 puis At its entry into said channel 30, the heavy fuel oil stream is pressed onto the outer wall 32 of the distributor 6 by an external peripheral flow of water vapor. This external peripheral flow comes from a main flow of water vapor, brought by the internal channel 9, a part of which enters the inlets 16 is driven by the cylindrical channels 14 in the annular chamber 18 and then
dans les canaux cylindriques 36 et le canal annulaire 38. in the cylindrical channels 36 and the annular channel 38.
A l'extrémité de la lèvre formée par l'extrémité de la paroi 32, le film de fuel formé par l'action du flux de vapeur d'eau périphérique primaire reçoit intérieurement un flux de vapeur d'eau périphérique secondaire Celui-ci provient de la chambre 13, par l'intermédiaire des entrées At the end of the lip formed by the end of the wall 32, the film of fuel formed by the action of the primary peripheral water vapor stream receives internally a secondary peripheral water vapor flow. from room 13, through the entrances
, des canaux 19 et 23., channels 19 and 23.
Le fuel lourd est ainsi finement divisé dans le canal annulaire 33 et pulvérisé en fines gouttelettes à la The heavy fuel oil is thus finely divided in the annular channel 33 and pulverized into fine droplets at the
sortie de celui-ci.exit from it.
Quand le procédé selon l'invention est utilisé pour la combustion de fuel lourd d'une viscosité à 1000 C comprise entre 40 et 106 mm 2/s, les conditions opératoires sont les suivantes: pression du fuel: comprise entre 105 et 40 105 pascals, pression de vapeur d'eau: comprise entre 105 et 15.105 pascals, température du fuel comprise entre 50 et 350 C, température de la vapeur d'eau: comprise entre 100 et 2500 C, When the process according to the invention is used for the combustion of heavy fuel oil having a viscosity at 1000 ° C. of between 40 and 106 mm 2 / s, the operating conditions are as follows: fuel oil pressure: between 105 and 40 10 pascals , water vapor pressure: between 105 and 15.105 pascals, fuel oil temperature between 50 and 350 C, water vapor temperature: between 100 and 2500 C,
débit de fuel: compris entre 80 kg/h et 2000 kg/h. fuel flow: between 80 kg / h and 2000 kg / h.
Bien que le procédé et le dispositif selon l'invention aient été mis au point en vue de la pulvérisation de produit visqueux, et ils peuvent être appliqués à la pulvérisation de produits moins visqueux, tels qu'une charge de craquage catalytique, comme le Although the method and device according to the invention have been developed for the spraying of viscous product, and they can be applied to the spraying of less viscous products, such as a catalytic cracking feed, such as
montrent les exemples qui vont suivre. show the examples that follow.
Ces exemples sont destinés à illustrer l'invention et These examples are intended to illustrate the invention and
n'ont naturellement pas de caractère limitatif. naturally have no limiting character.
Exemple 1Example 1
On a réalisé différents essais de pulvérisation d'une huile et de combustion d'un combustible liquide lourd à Various attempts have been made to spray an oil and to burn a heavy liquid fuel to
l'aide du pulvérisateur représenté sur les figures 1 et 2. using the sprayer shown in Figures 1 and 2.
Essai de pulvérisation L'essai de pulvérisation est effectué à l'aide d'une huile ayant une masse volumique, à 15 'C, de 850 kg/m 3 (mesurée selon la norme AFNOR NFT 60-101) et une viscosité de 300 mm 2/s, à 200 C, (mesurée selon la norme AFNOR NFT Spray test The spraying test is carried out using an oil having a density at 15 ° C of 850 kg / m 3 (measured according to the AFNOR NFT 60-101 standard) and a viscosity of 300 mm 2 / s, at 200 ° C. (measured according to the AFNOR NFT standard)
-100).-100).
Cette huile a été choisie en raison de sa viscosité élevée à 20 CC, représentative de celle d'un combustible visqueux à température plus élevée Il est en effet préférable de réaliser l'essai à 20 "C pour des raisons de This oil was chosen because of its high viscosity at 20 CC, representative of that of a viscous fuel at a higher temperature. It is indeed preferable to carry out the test at 20 ° C. for reasons of
sécurité et de facilité de mesure. security and ease of measurement.
On mesure le diamètre des gouttelettes à la sortie du We measure the diameter of the droplets at the exit of the
pulvérisateur à l'aide d'un granulométre à laser. sprayer using a laser granulometer.
Le débit d'huile est de 200 kg/h et la pression de The oil flow is 200 kg / h and the pressure of
6.105 pascals.6.105 pascals.
On utilise comme fluide auxiliaire de l'azote à un taux massique de 0,2 par rapport à l'huile, la pression de l'azote étant de 6 105 pascals. Le diamètre moyen des gouttelettes obtenues, défini selon la loi de ROSINRAMMLER (voir "Introduction à la mécanique des fluides et à la transmission de la chaleur par J M KAY pages 299-306, Editions DUNOD), est de 85 As auxiliary fluid, nitrogen is used at a mass ratio of 0.2 with respect to the oil, the pressure of the nitrogen being 610 pascals. The average diameter of the droplets obtained, defined according to the law of ROSINRAMMLER (see "Introduction to fluid mechanics and heat transfer by J M KAY pages 299-306, Editions DUNOD), is 85
millièmes de mm.thousandths of a millimeter
Cet essai montre bien l'efficacité du pulvérisateur selon l'invention pour la pulvérisation de liquides de This test shows the effectiveness of the sprayer according to the invention for spraying liquids.
haute viscosité.high viscosity.
Essai de combustion L'essai de combustion est effectué dans un four de 2 MW à l'aide d'un fuel ayant les caractéristiques suivantes: masse volumique à 150 C: 1025 kg/m 3, Combustion test The combustion test is carried out in a 2 MW furnace using a fuel oil having the following characteristics: density at 150 ° C: 1025 kg / m 3,
viscosité à 1000 C: 1200 mm 2/s.viscosity at 1000 C: 1200 mm 2 / s.
La température du fuel est de 1200 C ( sa viscosité est alors de 330 mm 2/s) et sa pression de 5 105 pascals, The fuel oil temperature is 1200 C (its viscosity is then 330 mm 2 / s) and its pressure of 5 105 Pascals,
le débit étant de 150 kg/h.the flow rate being 150 kg / h.
On utilise comme fluide auxiliaire de la vapeur d'eau à un rapport massique de 0,2 par rapport au fuel, la As the auxiliary fluid, water vapor is used at a weight ratio of 0.2 with respect to the fuel.
pression de la vapeur d'eau étant de 5,5 105 pascals. the pressure of the water vapor being 5.5 105 Pascals.
On a obtenu une bonne combustion de fuel. Good fuel combustion was obtained.
Exemple 2Example 2
Dans cet essai, on utilise une huile d'une masse volumique de 840 kg/m 3 à 150 C et d'une viscosité de 15 mm 2/s à 200 C. On mesure le diamètre des gouttelettes à la sortie du In this test, an oil with a density of 840 kg / m 3 at 150 ° C. and a viscosity of 15 mm 2 / s at 200 ° C. is used. The diameter of the droplets at the outlet of the
pulvérisateur à l'aide d'un granulomètre laser. sprayer using a laser granulometer.
Le débit d'huile est de 600 kg/h et la pression de ,6 105 pascals. On utilise comme fluide auxiliaire de l'azote à un -rapport massique de 0,07 par rapport à l'huile, la The oil flow rate is 600 kg / h and the pressure is 6,105 pascals. Nitrogen is used as an auxiliary fluid at a mass ratio of 0.07 with respect to the oil.
pression de l'azote étant de 5 105 pascals. nitrogen pressure being 5,105 pascals.
Le diamètre moyen des gouttelettes obtenues, défini il The average diameter of the droplets obtained, defined
selon la loi de Rosin-Rammler, est de 100 millièmes de mm. according to the law of Rosin-Rammler, is 100 thousandths of a millimeter.
Cet essai montre bien l'efficacité du pulvérisateur selon l'invention pour la pulvérisation de liquides peu visqueux, tels qu'on les rencontre dans les procédés et les dispositifs de craquage catalytique en lit fluidisé de This test shows the effectiveness of the sprayer according to the invention for the spraying of low-viscosity liquids, as encountered in processes and devices for catalytic cracking in a fluidized bed.
charges d'hydrocarbures.hydrocarbon loads.
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