FR2727500A1 - Gas burner for use esp. in iron and steel making - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne les brûleurs comprenant des moyens d'alimentation en gaz carburant et en oxygène, et notamment les brûleurs utilisés en sidérurgie. The present invention relates to burners comprising means for supplying fuel gas and oxygen, and in particular burners used in the steel industry.
Dans la plupart des brûleurs employés en sidérurgie, la combustion d'un gaz carburant est utilisée pour produire une flamme à température très élevée. Le gaz carburant et l'oxygène sont acheminés séparément dans le corps de brûleur jusqu'à une extrémité distale du corps débouchant à l'extérieur. Cette extrémité présente un renflement dans lequel s'effectue le mélange du gaz carburant et de l'oxygène et en sortie duquel a lieu la combustion. In most burners used in the steel industry, the combustion of a fuel gas is used to produce a flame at a very high temperature. The fuel gas and the oxygen are conveyed separately in the burner body to a distal end of the body opening to the outside. This end has a bulge in which the fuel gas and oxygen are mixed and at the outlet of which combustion takes place.
La combustion entraîne généralement un échauffement très important de l'extrémité du brûleur en contact avec la flamme de sorte qu'il est nécessaire de refroidir en permanence cette extrémité. Pour cela, on utilise un circuit d'eau interne au corps du brûleur dans lequel l'eau progresse en sens contraire des gaz dans le corps du brûleur. Comme les brûleurs sont souvent employés dans des installations électriques telles que des fours, 1utilisation d'eau est dangereuse. Combustion generally leads to a very significant heating of the end of the burner in contact with the flame so that it is necessary to constantly cool this end. For this, we use a water circuit internal to the burner body in which the water progresses in the opposite direction to the gases in the burner body. As burners are often used in electrical installations such as ovens, the use of water is dangerous.
Par ailleurs, le corps de ces brûleurs comprend généralement des pièces massives pour supporter convenablement les conduits d'alimentation en gaz et le circuit de refroidissement en eau, et pour assurer une bonne évacuation de la chaleur à travers la masse du brûleur par le circuit de refroidissement. Ces pièces massives entrent pour une bonne part dans le coût du brûleur, et aussi alourdissent l'entretien et la manutention du brûleur. Furthermore, the body of these burners generally comprises massive parts to suitably support the gas supply conduits and the water cooling circuit, and to ensure good evacuation of the heat through the mass of the burner by the cooling. These massive parts make up a good part of the cost of the burner, and also increase the maintenance and handling of the burner.
Enfin, certaines étapes de fabrication des aciers requièrent des températures très élevées qu'on souhaite obtenir au moyen de brûleurs présentant une flamme puissante, rayonnante et stable mais relativement courte. Les brûleurs connus jusqu'à présent ne permettent pas d'obtenir une telle flamme car une zone importante du brûleur est réservée à l'obtention d'un mélange satisfaisant des gaz et la flamme est relativement instable. Finally, certain steps in the manufacture of steels require very high temperatures which it is desired to obtain by means of burners having a powerful, radiant and stable but relatively short flame. The burners known up to now do not make it possible to obtain such a flame because a large area of the burner is reserved for obtaining a satisfactory mixture of gases and the flame is relatively unstable.
C'est pourquoi la présente invention a pour but de réaliser un brûleur dont l'extrémité ne s'échauffe que modérément de sorte qu'il ne nécessite pas de circuit de refroidissement en eau, ce brûleur pouvant en outre être constitué de pièces légères, et permetrant la production d'une flamme courte et très rayonnante en assurant un mélange très rapide des gaz. This is why the aim of the present invention is to produce a burner the end of which heats up only moderately so that it does not require a water cooling circuit, this burner possibly further being made up of light parts, and allowing the production of a short and very radiant flame while ensuring a very rapid mixing of the gases.
L'invention vise donc un brûleur à gaz comprenant un corps de brûleur et des moyens d'alimentation du brûleur en gaz carburant et en oxygène. The invention therefore relates to a gas burner comprising a burner body and means for supplying the burner with fuel gas and oxygen.
Selon l'invention, le brûleur comprend au moins une chambre annulaire de distribution de gaz agencée à l'intérieur du corps du brûleur sensiblement coaxialement à celui-ci, la ou chaque chambre communiquant par une tubulure associée avec les moyens d'alimentation en gaz carburant, la ou chaque chambre annulaire débouchant de façon étanche par une pluralité d'orifices associés dans une gaine respective délimitée par une paire de chemises tubulaires coaxiales de même forme, la ou chaque gaine débouchant au niveau de l'extrémité distale du corps du brûleur, la ou les gaines délimitant en outre par la surface extérieure de leurs chemises tubulaires un espace central et au moins un espace annulaire par lesquels l'oxygène arrivant à l'intérieur du corps est acheminé jusqu'a l'extrémité distale dudit corps, le mélange de gaz carburant et d'oxygène se faisant ainsi à cette extrémité distale au niveau d'un plan commun sensiblement orthogonal à i'axe du corps, où se forme la flamme du brûleur. According to the invention, the burner comprises at least one annular gas distribution chamber arranged inside the body of the burner substantially coaxial thereto, the or each chamber communicating by a pipe associated with the gas supply means. fuel, the or each annular chamber opening tightly through a plurality of associated orifices in a respective sheath delimited by a pair of coaxial tubular jackets of the same shape, the or each sheath opening at the distal end of the burner body , the sheath (s) further delimiting by the outer surface of their tubular liners a central space and at least one annular space through which the oxygen arriving inside the body is conveyed to the distal end of said body, the mixture of fuel gas and oxygen thus taking place at this distal end at a common plane substantially orthogonal to the axis of the body, o forms the burner flame.
La ou les gaines et les espaces constituent ainsi des conduits tubulaires coaxiaux alternés, le gaz carburant et l'oxygène étant respectivement acheminés dans la ou les gaines et dans les espaces. Le brûleur comprendra au minimum une gaine d'acheminement du gaz carburant et deux espaces d'acheminement de l'oxygène respectivement au centre et en périphérie de la gaine, l'espace périphérique étant délimité par la chemise extérieure de la gaine et le corps du brûleur. The sheath (s) and the spaces thus constitute alternating coaxial tubular conduits, the fuel gas and the oxygen being respectively conveyed in the sheath (s) and in the spaces. The burner will include at least one fuel gas supply duct and two oxygen supply spaces respectively in the center and at the periphery of the sheath, the peripheral space being delimited by the external jacket of the sheath and the body of the burner.
Alternativement, il pourra comprendre plusieurs gaines d'acheminement du gaz carburant séparées par des espaces annulaires d'acheminement de l'oxygène, la gaine la plus proche de l'axe du corps de brûleur comprenant en outre en son centre un espace d'acheminement de l'oxygène, et la gaine la plus éloignée de l'axe étant entourée par un espace délimité par la chemise extérieure de cette gaine et la surface intérieure du corps du brûleur. Dans tous les cas, chaque gaine se trouve entre deux espaces, c'est-à-dire soit l'espace central et un espace annulaire, soit deux espaces annulaires, de sorte qu'à l'extrémité distale du brûleur, de l'oxygène arrive selon une double nappe tubulaire de part et d'autre du gaz issu de la gaine.L'alternance des gaines et des espaces permet d'obtenir à l'extrémité distale du brûleur des nappes tubulaires alternées de gaz carburant et d'oxygène, cette disposition étant propice à un mélange très rapide du gaz carburant et de l'oxygène.Alternatively, it may include several fuel gas supply ducts separated by annular oxygen supply spaces, the sheath closest to the axis of the burner body further comprising in its center a supply space. oxygen, and the sheath furthest from the axis being surrounded by a space delimited by the outer jacket of this sheath and the inner surface of the burner body. In all cases, each sheath is between two spaces, that is to say either the central space and an annular space, or two annular spaces, so that at the distal end of the burner, of the oxygen arrives in a double tubular layer on either side of the gas coming from the sheath. The alternation of the sheaths and spaces makes it possible to obtain, at the distal end of the burner, alternate tubular layers of fuel gas and oxygen , this arrangement being conducive to a very rapid mixing of the fuel gas and oxygen.
Le terme tubulaire" doit être interprété ici dans son sens le plus large. Ainsi, dans certains modes de réalisation du brûleur, le corps de brûleur et les chemises peuvent être cylindriques. Dans d'autre modes, le corps de brûleur et les chemises pourront être coniques, avec des angles de conicité identiques ou non. De plus, de façon générale, la forme de la section transversale à l'axe, choisie pour le cylindre ou les cônes, peut être librement déterminée. Elle sera par exemple carrée, ovale, octogonale, etc. La ou chaque chambre annulaire sera alors délimitée par un profilé creux de même forme en vue suivant l'axe du brûleur. The term tubular "should be interpreted here in its broadest sense. Thus, in certain embodiments of the burner, the burner body and the liners may be cylindrical. In other modes, the burner body and the liners may be conical, with angles of conicity identical or not. In addition, in general, the shape of the cross section to the axis, chosen for the cylinder or the cones, can be freely determined. It will be for example square, oval , octagonal, etc. The or each annular chamber will then be delimited by a hollow profile of the same shape in view along the axis of the burner.
En outre, on pourra réaliser le brûleur de sorte que la ou les gaines, l'espace central et le ou les espaces annulaires aient une épaisseur radiale constante. On obtiendra alors une flamme relativement longue en forme de pinceau. In addition, the burner can be made so that the sheath (s), the central space and the annular space (s) have a constant radial thickness. We will then obtain a relatively long brush-shaped flame.
En revanche, notamment lorsque ces éléments ont une forme conique, on pourra faire en sorte que leur épaisseur radiale ne soit pas constante dans le ou les espaces annulaires. Par exemple, dans le cas où ces éléments ont une forme conique, au moins deux cônes formant le corps du brûleur et les chemises tubulaires pourront avoir des angles de conicité différents La flamme obtenue aura alors tendance à être creuse au milieu et prendra une forme en tulipe.On the other hand, in particular when these elements have a conical shape, it will be possible to ensure that their radial thickness is not constant in the annular space or spaces. For example, in the case where these elements have a conical shape, at least two cones forming the body of the burner and the tubular liners may have different angles of conicity. The flame obtained will then tend to be hollow in the middle and will take a shape in tulip.
Flnalement, ce choix de géométrie et de dimension permet de moduier la flamme à volonté avec le brûleur selon l'invention. Finally, this choice of geometry and size makes it possible to modify the flame at will with the burner according to the invention.
La ou chaque chambre annulaire de distribution permet d'obtenir une répartition régulière du gaz carburant dans la gaine correspondante par le passage du gaz dans les orifices associés. La densité du gaz carburant dans la nappe correspondante est donc régulière en sortie de l'extrémité distale du brûleur, ce qui favorise encore le mélange du gaz carburant avec l'oxygène. The or each annular distribution chamber makes it possible to obtain a regular distribution of the fuel gas in the corresponding sheath by the passage of the gas in the associated orifices. The density of the fuel gas in the corresponding layer is therefore regular at the outlet from the distal end of the burner, which further promotes the mixing of the fuel gas with oxygen.
La qualité du mélange qui s'effectue à l'extrémité distale rend inutile l'aménagement d'une cavité pour le mélange de sorte que l'extrémité distale a la forme d'un plan. C'est au niveau de ce plan que se réalise le mélange, la flamme se formant sur ce plan, à l'extrémité distale du brûleur, mais l'échauffement de l'extrémité distale est cependant très faible. The quality of the mixing which takes place at the distal end makes it unnecessary to arrange a cavity for the mixture so that the distal end has the shape of a plane. It is at this plane that the mixing takes place, the flame forming on this plane, at the distal end of the burner, but the heating of the distal end is however very low.
De plus, l'acheminement du gaz carburant et de l'oxygène respectivement dans les gaines et les espaces parallèlement à l'axe du corps de brûleur en direction de l'extrémité distale constitue un apport de fluide froid par rapport à la température de la flamme, ce qui produit en outre un refroidissement des gaines et du corps du brûleur. In addition, the delivery of fuel gas and oxygen respectively in the ducts and the spaces parallel to the axis of the burner body in the direction of the distal end constitutes a supply of cold fluid with respect to the temperature of the flame, which also produces cooling of the burner casings and body.
Cet effet de refroidissement contribue à réduire de façon très importante l'échauffement du brûleur. Aucune évacuation importante de chaleur n'étant nécessaire, on peut dès lors fabriquer un corps de brûleur et des chemises d'épaisseur très faible de sorte que l'acheminement précité du gaz carburant et de l'oxygène suffit à lui seul à assurer le refroidissement du brûleur et rend inutile l'installation d'un circuit de refroidissement par eau dans le brûleur, ce qui réduit le danger. This cooling effect contributes to a very significant reduction in the heating of the burner. No significant heat removal being necessary, it is therefore possible to manufacture a burner body and jackets of very small thickness so that the aforementioned delivery of the fuel gas and of the oxygen is sufficient by itself to ensure cooling. of the burner and eliminates the need to install a water cooling circuit in the burner, which reduces the danger.
Enfin, le mélange du gaz carburant et de l'oxygène a partir de nappes tubulaires coaxiales produit une flamme, puissante et fortement rayonnante comme requise dans certaines applications. Finally, the mixture of fuel gas and oxygen from coaxial tubular layers produces a flame, powerful and strongly radiant as required in certain applications.
Selon une version avantageuse de l'invention, le brûleur présente un tronçon d'extrémité distale détachable solidarisé à la part le restante du brûleur par des moyens d'attache ponctuels, le tronçon étant constitué d'un tronçon détachable de corps et de tronçons détachables de chemises tubulaires qui se raboutent respectivement au corps et aux chemises tubulaires de la partie restante. According to an advantageous version of the invention, the burner has a detachable distal end section secured to the remainder of the burner by punctual attachment means, the section consisting of a detachable section of body and detachable sections of tubular liners which are respectively connected to the body and to the tubular liners of the remaining part.
En effet, lorsqu'ils ne sont pas en fonctionnement, les brûleurs sont parfois soumis à des projections de métal ou de déchets en fusion qui viennent s'accumuler à l'extrémité des conduits de passage du gaz carburant et de l'oxygène jusqu'à les obstruer complètement, rendant ainsi le brûleur inutilisable. In fact, when they are not in operation, the burners are sometimes subjected to projections of metal or molten waste which accumulate at the end of the conduits for the passage of fuel gas and oxygen up to obstruct them completely, making the burner unusable.
Dans la version précitée de l'invention, le tronçon détachable peut donc être au besoin détaché du reste du brûleur. A volonté, on pourra le remplacer par un autre tronçon d'extrémité ou utiliser telle quelle la partie restante du brûleur. Dans le premier cas, le tronçon d'extrémité de remplacement peut être sl besoin différent du précédent (matériau différent, .) ou identique à celui-ci. In the aforementioned version of the invention, the detachable section can therefore be detached from the rest of the burner if necessary. At will, we can replace it with another end section or use the remaining part of the burner as it is. In the first case, the replacement end section may be different from the previous need (different material,.) Or identical to the latter.
Dans le second cas, la zone de la partie restante du brûleur anciennement jointe au tronçon détachable devient la nouvelle extrémité distale où a lieu le mélange et la production de flamme. On conserve donc les partie onéreuses du brûleur initial (source d'alimentation, .) tout en disposant d'un nouveau tronçon d'extrémité: on obtient ainsi un brûleur à nez consommable. On peut pourvoir le brûleur de plusieurs tronçons détachables identiques attachés en série les uns à la suite des autres de sorte qu'on détache le tronçon d'extrémité lorsqu'il est inutilisable et que le tronçon suivant dans la succession devient le tronçon d'extrémité, et ce, plusieurs fois de suite.In the second case, the area of the remaining part of the burner formerly joined to the detachable section becomes the new distal end where the mixing and flame production takes place. The expensive parts of the initial burner are therefore kept (power source, etc.) while having a new end section: a burner with a consumable nose is thus obtained. The burner can be provided with several identical detachable sections attached in series one after the other so that the end section is detached when it is unusable and the next section in the succession becomes the end section , and this, several times in a row.
La réalisation d'un corps de brûleur et de chemises d'épaisseur très faible réduit le coût des tronçons d'extrémité détachables et rend avantageuses leur fabrication et leur utIlisation. The production of a burner body and jackets of very small thickness reduces the cost of the detachable end sections and makes their manufacture and use advantageous.
Selon une version préfrée de l'invention, lesdits tronçons détachables de corps et de chemises se raboutent respectivement au corps et aux chemises de la partie restante selon un plan de jonction commun sensiblement orthogonal à l'axe du corps de brûleur. According to a preferred version of the invention, said detachable sections of body and liners are spliced respectively to the body and to the liners of the remaining part according to a common junction plane substantially orthogonal to the axis of the burner body.
On obtient ainsi après enlèvement du tronçon d'extrémité détachable une nouvelle extrémité distale de brûleur présentant un plan transversal orthogonal à l'axe du corps de brûleur, semblable à l'extrémité distale d'origine. There is thus obtained after removal of the detachable end section a new distal burner end having a transverse plane orthogonal to the axis of the burner body, similar to the original distal end.
Selon une version avantageuse de l'invention, le bord des tronçons détachables de corps et de chemise et le bord de ia partie restante du corps et des chemises présentent chacun une face inclinée par rapport audit plan de jonction commun de sorte que, lorsque le tronçon d'extrémité distale détachable est fixé à la partie restante, les bords respectifs sont en contact l'un avec l'autre suivant une surface géométrique qui coupe l'axe du corps de brûleur du côté du plan de jonction qui comprend l'extrémité distale. According to an advantageous version of the invention, the edge of the detachable sections of body and jacket and the edge of the remaining part of the body and of the shirts each have a face inclined with respect to said common junction plane so that, when the section of detachable distal end is fixed to the remaining part, the respective edges are in contact with each other along a geometric surface which cuts the axis of the burner body on the side of the junction plane which comprises the distal end .
La fourniture de bords à faces inclinées suffit à assurer une étanchéité convenable entre le tronçon détachable et la partie restante du corps et des chemises, étant donné qu une étanchéité parfaite à ce niveau n'est pas nécessaire. The provision of edges with inclined faces is sufficient to ensure a suitable seal between the detachable section and the remaining part of the body and of the liners, since perfect sealing at this level is not necessary.
En effet, une légère fuite produit un mélange du gaz carburant et de l'oxygène qui améliore la stabilité de la flamme.Indeed, a slight leak produces a mixture of fuel gas and oxygen which improves the stability of the flame.
L'inclinaison permet toutefois de réduire sensiblement la fuite du gaz ou de l'oxygène entre les bords. De plus, l'orientation de l'inclinaison des faces telle que précitée produit un assemblage du type mâle-femelle entre les éléments correspondants du tronçon d'extrémité détachable et de la partie restante, cette dernière jouant le rôle du mâle, de sorte que les fuites éventuelles de gaz ou d'oxygène se produisent principalement en direction de l'intérieur du brûleur et non pas en direction opposée vers l'extérieur du bruleur.The inclination, however, significantly reduces the leakage of gas or oxygen between the edges. In addition, the orientation of the inclination of the faces as mentioned above produces an assembly of the male-female type between the corresponding elements of the detachable end section and of the remaining part, the latter playing the role of the male, so that possible gas or oxygen leaks occur mainly towards the inside of the burner and not in the opposite direction towards the outside of the burner.
Selon une version avantageuse de l'invention, tout l'intérieur du corps de brûleur l'exception de la ou des tubulures, de la ou des chambres annulaires de distribution et de la ou des gaines est en communication directe avec les moyens d'alimentation en oxygene. According to an advantageous version of the invention, the entire interior of the burner body, with the exception of the pipe (s), the annular distribution chamber (s) and the sheath (s), is in direct communication with the supply means. in oxygen.
Cette configuration assure un apport régulier et homogène en oxygène entre la ou les gaines, ce qui favorise le mélange et la stabilité de la flamme à l'extrémité distale du brûleur. This configuration ensures a regular and homogeneous supply of oxygen between the sheath (s), which promotes mixing and the stability of the flame at the distal end of the burner.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven tion apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre d'un mode préféré de réalisation de l'invention
Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non-llmitatifs: - la figure 1 est une vue en bout du brûleur (en regardant l'extrémité distale de celui-ci selon l'invention; - la figure 2 est une vue du brûleur en coupe axiale suivant le plan II-II de la figure i; - la figure 3 est une vue agrandie du détail D de la figure 2; et - la figure 4 est une vue éclatée en perspective d'un moyen d'attache ponctuel d'un tronçon d'extrémité et de la partie restante d'une chemise.Other characteristics and advantages of the invention will become apparent on reading the description which follows of a preferred embodiment of the invention
In the appended drawings given by way of non-limiting examples: - Figure 1 is an end view of the burner (looking at the distal end thereof according to the invention; - Figure 2 is a view of the burner in axial section along the plane II-II of Figure i; - Figure 3 is an enlarged view of detail D of Figure 2; and - Figure 4 is an exploded perspective view of a point attachment means of an end section and the remaining part of a liner.
Le brûleur 1 représenté aux figures 1 et 2 est utilisé en sidérurgie. The burner 1 shown in Figures 1 and 2 is used in the steel industry.
Il comprend un corps de brûleur 2 d'axe 3, et des moyens d'alimentation du brûleur en gaz carburant et en oxygène constitués respectivement par les conduits tubulaires e et 5. It comprises a burner body 2 of axis 3, and means for supplying the burner with fuel gas and oxygen constituted respectively by the tubular conduits e and 5.
Le brûleur 1 comprend en l'espèce deux chambres annulaires de distribution de gaz 7 et 8 agencées a l'intérieur du corps de brûleur 2 sensiblement coaxialement a celui-ci, les deux chambres 7, 8 étant disposées ici selon un plan transversal commun. Comme le montre les figures 2 et 3, chaque chambre 7, 8 est délimitée par un profilé creux respectif 14, 15 a section de forme générale rectangulaire. The burner 1 in this case comprises two annular gas distribution chambers 7 and 8 arranged inside the burner body 2 substantially coaxially with the latter, the two chambers 7, 8 being arranged here along a common transverse plane. As shown in Figures 2 and 3, each chamber 7, 8 is delimited by a respective hollow profile 14, 15 has a generally rectangular section.
Chaque chambre 7, 8 communique par deux tubulures associées 19a, lOb et lla, llb avec le conduit 4 d'animentation en gaz carburant
Les chambres annulaires 7, & sont disposées à distance de l'extrémité proximale 9 du corps 2, qui porte le conduit 4, de façon à définir une enceinte tubulaire amont 6 dans laquelle s'étendent les tubulures associées 10a, lOb et lIa, Ilb à ces chambres 7, 8.Each chamber 7, 8 communicates by two associated pipes 19a, 10b and 11a, 11b with the conduit 4 for supplying fuel gas.
The annular chambers 7, & are arranged at a distance from the proximal end 9 of the body 2, which carries the conduit 4, so as to define an upstream tubular enclosure 6 in which extend the associated tubes 10a, 10b and 11a, 11b to these rooms 7, 8.
Les conduits d'alimentation 4 et 5, les tubulures 10a, 10b, lla, llb et les profilés creux 14, 15 sont réalisées en acier inoxydable. The supply conduits 4 and 5, the pipes 10a, 10b, lla, llb and the hollow sections 14, 15 are made of stainless steel.
Chaque chambre annula De 7, 8 débouche de façon étanche par une pluralité d'orifices associés 12 d'une face 55, 56 des profilés creux 14, 15 dans une gaine respective 18, 19. Chaque gaine 18, 19 est délimitée par une paire respective de chemises tubulaires coaxiales 20a, 20b et 21a, 21b de même forme, réferencees ici par ordre de proximité à l'axe 3 décroissante. En l'espèce, chaque gaine 18, 19 a une épaisseur radiale constante et débouche au niveau de l'extré- mité distale 25 du corps de brûleur 2. Les orifices 12 sont pratiqués régulièrement sur toute la face 55, 56 du pourtour des profilés 14, 15 débouchant dans la gaine afin d'assurer une distribution régulière du gaz dans chaque gaine 18, 19. Each canceled chamber From 7, 8 opens in leaktight manner through a plurality of associated orifices 12 on one face 55, 56 of the hollow sections 14, 15 in a respective sheath 18, 19. Each sheath 18, 19 is delimited by a pair respective coaxial tubular liners 20a, 20b and 21a, 21b of the same shape, referenced here in order of proximity to the decreasing axis 3. In this case, each sheath 18, 19 has a constant radial thickness and opens out at the distal end 25 of the burner body 2. The orifices 12 are formed regularly over the entire face 55, 56 of the periphery of the profiles 14, 15 opening into the sheath in order to ensure a regular distribution of the gas in each sheath 18, 19.
Chaque paire de chemises tubulaires 20a, 20b, 21a, 21b délimitant une gaine respective 18, 19 est supportée par le profilé creux respectif 14, 15 renfermant la chambre annulaire respective 7, 8 qul alimente cette gaine en gaz carburant. Each pair of tubular liners 20a, 20b, 21a, 21b delimiting a respective sheath 18, 19 is supported by the respective hollow section 14, 15 enclosing the respective annular chamber 7, 8 which supplies this sheath with fuel gas.
Par conséquent, le gaz carburant provenant du conduit d'alimentation 4 suit les tubulures 10a, 10b, lla, llb puis arrive dans les chambres annulaires 7, 8 où il se répartit dans tout le volume des chambres En passant a travers les orifices 12, le gaz envahit ensuite les gaines 18, 19 pour déboucher a l'extrémité distale 25 en deux nappes tubulaires coaxiales. Le trajet du gaz est représenté par les flèches 53. Consequently, the fuel gas coming from the supply duct 4 follows the pipes 10a, 10b, lla, llb then arrives in the annular chambers 7, 8 where it is distributed throughout the volume of the chambers passing through the orifices 12, the gas then invades the sheaths 18, 19 to open at the distal end 25 in two coaxial tubular layers. The gas path is represented by the arrows 53.
Les gaines 7, 8 délimitent en outre par la surface extérieure de leurs chemises tubulaires 2Ca, 20b, 21a, 21b un espace central 27 et deux espaces annulaires 28, 29 qui ont en l'espèce une épaisseur radiale constante. L'espace central 27 est ainsi délimité par la surface extérieure de la chemise 20a. L'espace annulaire 28 est délimité par la surface extérieure des chemises 20b et 21a, et l'espace annulaire 29 est délimité par la surface extérieure de la chemise 21b et par la surface intérieure du corps de brûleur 2. The sheaths 7, 8 further delimit by the outer surface of their tubular liners 2Ca, 20b, 21a, 21b a central space 27 and two annular spaces 28, 29 which in this case have a constant radial thickness. The central space 27 is thus delimited by the external surface of the jacket 20a. The annular space 28 is delimited by the exterior surface of the liners 20b and 21a, and the annular space 29 is delimited by the exterior surface of the liner 21b and by the interior surface of the burner body 2.
Le corps de brûleur 2 et les chemises tubulaires 20a, 2Ub. la, 21b sont ici cylindriques et a section transversale circulaIre. Il en est donc de même pour la forme des gaines 18, 19 et des espaces 27, 28, 29, comme le montre la figure 1 qui représente le brûleur 1 en vue en bout. De plus, les profilés creux 14, 15 sont des anneaux toriques. The burner body 2 and the tubular liners 20a, 2Ub. 1a, 21b are here cylindrical and have a circular cross section. It is therefore the same for the shape of the sheaths 18, 19 and the spaces 27, 28, 29, as shown in Figure 1 which shows the burner 1 in end view. In addition, the hollow sections 14, 15 are O-rings.
Tout l'intérieur du corps de brûleur 2 à l'exception des tubulures 10a, 10b, Ila, llb, des chambres annulaires de distribution 7, 8 et des gaines 18, 19 est en communication directe avec le conduit 5 d'alimentation en oxygène. Ce conduit 5 débouche dans l'enceinte 6 qui débouche elle-même dans les espaces 27, 28, 29. De cette façon, l'oxygène arrivant a l'intérieur du corps 2 par le conduit 5 est acheminé jusqu'a l'extrémité distale 25 dudit corps via les espaces 27, 28, 29 L'enceinte 6 contribue à faciliter la répartition régulière de l'oxygène dans les espaces 27, 28, 29. L'oxygène débouche à l'extrémité distale 25 sous la forme de trois nappes concentriques alternées avec les nappes de gaz précitées. Le trajet de l'oxygène est représenté par les flèches 54. The entire interior of the burner body 2 with the exception of the pipes 10a, 10b, Ila, llb, the annular distribution chambers 7, 8 and the ducts 18, 19 is in direct communication with the oxygen supply duct 5 . This conduit 5 opens into the enclosure 6 which itself opens into the spaces 27, 28, 29. In this way, the oxygen arriving inside the body 2 through the conduit 5 is conveyed to the end distal 25 of said body via the spaces 27, 28, 29 The enclosure 6 contributes to facilitating the regular distribution of the oxygen in the spaces 27, 28, 29. The oxygen opens at the distal end 25 in the form of three concentric layers alternated with the aforementioned layers of gas. The oxygen path is represented by the arrows 54.
Le mélange de gaz carburant et d'oxygène se fait ainsi à l'extrémité distale 25 au niveau d'un plan commun sensiblement orthogonal à l'axe 3 du corps 2, où se forme la flamme du brûleur. The mixture of fuel gas and oxygen thus takes place at the distal end 25 at a common plane substantially orthogonal to the axis 3 of the body 2, where the flame of the burner is formed.
Les chemises 20a, 20b, 21a, 2 lb et le corps de brûleur 2 peuvent être réalisés par exemple en acier inoxydable ou en acier réfractaire
Par ailleurs et en référence à la figure 2, le brûleur 1 présente un tronçon d'extrémité distale détachable 30 solidarisé à la partie restante 31 du brûleur par des moyens d'attache ponctuels. Le tronçon 30 est constitué d'un tronçon détachable de corps 2' et de tronçons détachables de chemises tubulaires 20a', 20b', 21a', 21b' qui se raboutent respectivement au corps 2 et aux chemises tubulaires 20a, 20b, 21a, 21b de la partie restante 31. Cette jonction s'effectue ici selon un plan. de onction commun 35 sensiblement orthogonal à l'axe 3 du corps de brûleur 2.The liners 20a, 20b, 21a, 2 lb and the burner body 2 can be made, for example, of stainless steel or of refractory steel
Furthermore and with reference to FIG. 2, the burner 1 has a detachable distal end section 30 secured to the remaining part 31 of the burner by punctual attachment means. The section 30 consists of a detachable section of the body 2 ′ and of detachable sections of tubular liners 20a ′, 20b ′, 21a ′, 21b ′ which join together with the body 2 and the tubular liners 20a, 20b, 21a, 21b of the remaining part 31. This junction is carried out here according to a plan. of common anointing 35 substantially orthogonal to the axis 3 of the burner body 2.
Les moyens d'attache ponctuels sont constitués par exemple par des agrafes 36 et des encoches 40, 41 ménagées dans la surface des éléments à assembler. La figure 4 présente un tronçon d'extrémlté détachable de chemise 21b', la partie restante de la chemise 21b et une agrafe métallique 36. L'agrafe 36 est constituée de deux flasques courbes 37a, 37b de forme générale rectangulaire, reliés par un raccord 38, le second flasque 37b étant représenté en trait mixte. Le raccord 38 présente une section rectangulaire apte à rentrer dans les encoches 40, 41 pratiquée sur les bords respectifs du tronçon de chemise 21b' et de la partie restante de la chemise 21b de sorte que lorsque ces trois pièces sont assemblées, les flasques 37a et 37b se trouvent à l'intérieur respectivement de la gaine 19 et de l'espace annulaire 29. The point attachment means consist for example of clips 36 and notches 40, 41 formed in the surface of the elements to be assembled. FIG. 4 shows a detachable end section of the jacket 21b ′, the remaining part of the jacket 21b and a metal clip 36. The clip 36 consists of two curved flanges 37a, 37b of generally rectangular shape, connected by a connector 38, the second flange 37b being shown in phantom. The connector 38 has a rectangular section capable of entering the notches 40, 41 formed on the respective edges of the jacket section 21b 'and of the remaining part of the jacket 21b so that when these three parts are assembled, the flanges 37a and 37b are located respectively inside the sheath 19 and the annular space 29.
Les points de soudures 43 indiqués par des cercles sont alors mis en place pour solidariser les flasques 37a, 37b et le tronçon 21b' et la partie restante de la chemise 21b de sorte que ces deux derniers éléments sont attachés l'un à l'autre.The weld points 43 indicated by circles are then put in place to secure the flanges 37a, 37b and the section 21b 'and the remaining part of the jacket 21b so that these last two elements are attached to one another .
On pourra aussi utiliser une agrafe 36 n comportant pas le flasque 37b en trait mixte pour éviter d'encombrer la face extérieure du tronçon 21b' et de la partie restante de chemise 21b. De telles agrafes sont représentées aux figures 1 et 2.It is also possible to use a clip 36 n not comprising the flange 37b in phantom to avoid cluttering the external face of the section 21b 'and of the remaining part of the jacket 21b. Such staples are shown in Figures 1 and 2.
De plus. en référence à la figure 2, le bord des tronçons détachables 31, 20a', 20b, la' 21b' de corps et de chemise et le bord de la partie restante 31, 20a, 20b, 21a, 21b du corps et des chemises présentent chacun une face 45, 45, , 46, 46' , 47, 47' , 48, 48' 49, 49' inclinée par rapport au plan de jonction commun 35 de sorte que, lorsque le tronçon d'extrémité distale détachable 30 est fixé a la partie restante 31, les bords respectifs sont en contact l'un avec l'autre suivant une surface géométrique qui coupe l'axe 3 du corps de brûleur 2 du côté du plan de jonction 35 qui comprend l'extrémité distale 25.Les faces inclinées 46, 46' sont visible en vue agrandie sur la figure 4 Compte tenu que les chemises annulaires 20a, 2ûb, 21a, 21 et le corps de brûleur 2 sont ici cylindriques, les faces 45, 45', 46, 46', 47, 47', 48, 48' , 49, 49' ont une forme conique. La surface géométrique précitee est donc un cône d'axe 3 dont le sommet se trouve du côte du plan de jonction 35 qui comprend l'extrémité distale 25. Furthermore. with reference to FIG. 2, the edge of the detachable sections 31, 20a ', 20b, the' 21b 'of the body and of the jacket and the edge of the remaining part 31, 20a, 20b, 21a, 21b of the body and of the shirts have each one face 45, 45,, 46, 46 ', 47, 47', 48, 48 '49, 49' inclined relative to the common junction plane 35 so that, when the detachable distal end section 30 is fixed at the remaining part 31, the respective edges are in contact with each other along a geometric surface which intersects the axis 3 of the burner body 2 on the side of the junction plane 35 which comprises the distal end 25. inclined faces 46, 46 'are visible in an enlarged view in FIG. 4 Given that the annular liners 20a, 2ûb, 21a, 21 and the burner body 2 are here cylindrical, the faces 45, 45', 46, 46 ', 47, 47 ', 48, 48', 49, 49 'have a conical shape. The aforementioned geometric surface is therefore a cone of axis 3, the apex of which is on the side of the junction plane 35 which includes the distal end 25.
Si l'extrémité distale 25 n'est plus adaptée, par exemple si elle est endommagée ou obstrue, on détache le tronçon détachable 30 et l'on poursuit le travail normalement, le plan 35 de la partie restante 31 tenant lieu de nouvelle extrémité distale. On dispose ainsi d'un brûleur à nouveau utilisable. If the distal end 25 is no longer suitable, for example if it is damaged or obstructed, the detachable section 30 is detached and the work is continued normally, the plane 35 of the remaining part 31 taking the place of the new distal end . There is thus a burner that can be used again.
Dans une autre utilisation, on peut aussi rempla cer le tronçon d'extrémité distale détachable 3i par un autre tronçon, par exemple un tronçon d'extrémité distale détachable neuf ou réalisé dans un autre matériau. In another use, it is also possible to replace the detachable distal end section 3i with another section, for example a new detachable distal end section or made of another material.
En référence aux figures l et 2, le brûleur comprend en outre, dans les espaces annulaires 28, 29 des entretoises radiales 50 et 51 en contact respectivement avec les surfaces extérieures des chemises 2Ca, 20b, 21a, 21b et la surface intérieure du corps de brûleur 2 délimitant ces espaces. En l'espèce, les entretoises 5G, 51 sont découpées dans des bagues circulaires et soudés aux surfaces avec lesquelles elles sont en contact. Ces eneretoises 50 et 51 assurent un bon centrage relatif des chemises associees à des gaines différentes et par rapport à la surface intérieure du corps 2, pour donner une épaisseur radiale constante aux espaces 28, 29. With reference to FIGS. 1 and 2, the burner further comprises, in the annular spaces 28, 29, radial spacers 50 and 51 in contact respectively with the exterior surfaces of the liners 2Ca, 20b, 21a, 21b and the interior surface of the body of burner 2 delimiting these spaces. In this case, the spacers 5G, 51 are cut from circular rings and welded to the surfaces with which they are in contact. These eneretoises 50 and 51 ensure good relative centering of the liners associated with different sheaths and relative to the internal surface of the body 2, to give a constant radial thickness to the spaces 28, 29.
Le mélange du gaz carburant et de l'oxygène se produit immédiatement en Sortie des gaines 18, 19 et des espaces 27, 28, 29 à l'extrémité distale 25. Compte tenu de l'alternance des nappes d'oxygène et de gaz carburant qui résulte de cette configuration du brûleur, le mélange est t ras rapide et la flamme prend naissance très près de l'extrémité distale 25 sans la toucher. Cette alternance entraîne aussi que la flamme est courte, stable et puissante. The mixture of fuel gas and oxygen occurs immediately at the outlet of the sheaths 18, 19 and of the spaces 27, 28, 29 at the distal end 25. Given the alternation of the layers of oxygen and fuel gas which results from this configuration of the burner, the mixture is very fast and the flame begins very close to the distal end 25 without touching it. This alternation also causes the flame to be short, stable and powerful.
Le corps de brûleur 2 et les chemises 20a, 20b, 21a, 21b sont de faible épaisseur de sorte que le tronçon d'extrémité distale 30 est refroidi par l'arrivee d'oxygène et de gaz carburant.The burner body 2 and the liners 20a, 20b, 21a, 21b are thin so that the distal end section 30 is cooled by the arrival of oxygen and fuel gas.
On pourra effectuer de nombreuses modifications et améliorations de l'invention sans sortir du cadre de celleci. Many modifications and improvements of the invention can be made without departing from the scope of this.
En guise de variante, le brûleur pourra par exemple comporter une seule chambre annulaire débouchant dans une gaine, le brûleur comprenant un espace central et un seul espace annulaire. Selon une autre variante, le brûleur pourra comporter trois chambres annulaires ou plus débouchant chacune dans une gaine, le brûleur comprenant un espace central et au moins trois espaces annulaires. As a variant, the burner could for example comprise a single annular chamber opening into a sheath, the burner comprising a central space and a single annular space. According to another variant, the burner may include three or more annular chambers each opening into a sheath, the burner comprising a central space and at least three annular spaces.
Dans certains modes de réalisation (non illustrés ici; le corps de brûleur et les chemises tubulaires pourront être coniques. Les cônes constituant ces éléments pourront avoir des angles de conicité différents afin de faire varier dans l'espace l'épaisseur radiale des gaines, du ou des espaces annulaires et de l'espace central, et d'augmenter le volume de gaz carburant et/ou d'oxygène a l'extrémité distale. In certain embodiments (not illustrated here; the burner body and the tubular liners may be conical. The cones constituting these elements may have different angles of conicity in order to vary in space the radial thickness of the sheaths, of the or annular spaces and central space, and to increase the volume of fuel gas and / or oxygen at the distal end.
Dans certains modes de réalisation (non illustrés ici), on pourra munir le brûleur de moyens pour moduler les quantités d'oxygène séparément dans chaque espace annulaire ou central. Ces moyens pourront être des obturateurs mécaniques ou des alimentations sépares, par exemple. In certain embodiments (not illustrated here), the burner may be provided with means for modulating the quantities of oxygen separately in each annular or central space. These means could be mechanical shutters or separate power supplies, for example.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9414223A FR2727500A1 (en) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | Gas burner for use esp. in iron and steel making |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9414223A FR2727500A1 (en) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | Gas burner for use esp. in iron and steel making |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2727500A1 true FR2727500A1 (en) | 1996-05-31 |
| FR2727500B1 FR2727500B1 (en) | 1997-02-07 |
Family
ID=9469205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9414223A Granted FR2727500A1 (en) | 1994-11-28 | 1994-11-28 | Gas burner for use esp. in iron and steel making |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2727500A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4931013A (en) * | 1989-07-06 | 1990-06-05 | Mg Industries | High-temperature burner |
| US5217363A (en) * | 1992-06-03 | 1993-06-08 | Gaz Metropolitan & Co., Ltd. And Partnership | Air-cooled oxygen gas burner assembly |
| EP0582521A1 (en) * | 1992-08-06 | 1994-02-09 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Oxyfuel burners |
-
1994
- 1994-11-28 FR FR9414223A patent/FR2727500A1/en active Granted
Patent Citations (3)
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| EP0582521A1 (en) * | 1992-08-06 | 1994-02-09 | L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude | Oxyfuel burners |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2727500B1 (en) | 1997-02-07 |
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| ST | Notification of lapse |