FR2728664A1 - Furnace with transverse inversion burners - Google Patents

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Abstract

Furnace with transverse burners comprises a hearth (2), an arched roof (4), some lateral walls (3) connecting the roof (4) to the hearth (2), some burners (5) fed with fuel and a combustive gas, provided in the lateral walls and oriented transversely to the hearth (2). The furnace is not provided with regenerators; it incorporates a system (8,9,10,11,12) that allows regulation of the different and complementary values of the flame length issuing from the burners sited on one side of the hearth and the flames issuing from the burners sited on the other side of the hearth, and the inversion of the operating regime of these burners; the burners are fed with a combustive gas contg. at least 90 vol % of oxygen. The method of operating this furnace is also claimed and involves the inversion of the burner operating regime every 10 to 15 minutes.

Description

L'invention concerne un four à brûleurs transversaux avec inversion et utilisation d'un comburant riche en oxygène. The invention relates to a transverse burner furnace with inversion and use of an oxygen-rich oxidant.

Les fours à régénérateurs sont bien connus et utilisés, notamment, dans l'industrie verrière. Les fours de ce type comportent plusieurs brûleurs transversaux disposés de part et d'autre de la sole et que l'on fait fonctionner alternativement, les brûleurs d'un des côtés étant allumés tandis que ceux de l'autre côté sont éteints. Les fumées chaudes s'échappent par les conduites d'entrée d'air des brûleurs éteints et viennent réchauffer des empilages de régénérateurs. Après inversion des brûleurs au bout d'un certain temps (par exemple de l'ordre de 20 mn), ces empilages chauds sont utilisés pour préchauffer l'air de combustion amené aux brûleurs en fonctionnement, tandis que les fumées sortantes servent à réchauffer les empilages de régénérateurs associés aux brûleurs éteints, et ainsi de suite. Regenerator ovens are well known and used, in particular, in the glass industry. Ovens of this type include several transverse burners arranged on either side of the hearth and which are operated alternately, the burners on one side being lit while those on the other side are turned off. The hot smoke escapes through the air inlet pipes of the burners off and comes to heat stacks of regenerators. After reversing the burners after a certain time (for example of the order of 20 min), these hot stacks are used to preheat the combustion air supplied to the burners in operation, while the outgoing fumes are used to heat the stacks of regenerators associated with burners off, and so on.

Dans ce type de four, les flammes sont longues et orientées et couvrent largement la charge à fondre par des effets directs et indirects au travers de la voûte. Les flammes, sont le résultat de jets de gaz ou de fioul, à vitesse relativement élevée venant en contact avec une grande masse d'air préchauffé à faible vitesse, sont relativement chaudes, transfèrent correctement la chaleur à la charge et permettent de délivrer aux banquettes disposées sous les brûleurs des flux thermiques mesurés. In this type of oven, the flames are long and oriented and largely cover the load to be melted by direct and indirect effects through the roof. The flames, are the result of jets of gas or fuel oil, at relatively high speed coming into contact with a large mass of preheated air at low speed, are relatively hot, correctly transfer the heat to the load and allow to deliver to the benches arranged under the burners of the measured thermal fluxes.

Les fours à régénérateurs sont donc techniquement satisfaisants, mais ont, cependant, l'inconvénient d'être très coûteux à construire, principalement du fait des régénérateurs. The regenerator ovens are therefore technically satisfactory, but have the disadvantage of being very expensive to build, mainly due to the regenerators.

Il existe donc un besoin pour des fours qui soient plus simples et moins coûteux à construire que les fours à régénérateurs. There is therefore a need for ovens which are simpler and less costly to build than regenerator ovens.

L'invention vise à satisfaire ce besoin. The invention aims to satisfy this need.

Plus précisément l'invention concerne un four à brûleurs transversaux comprenant une sole, une voûte s'étendant au-dessus de la sole, des parois latérales reliant la voûte à la sole, des brûleurs alimentés en combustible et en comburant gazeux, prévus dans ces parois latérales et orientés transversalement à la sole, caractérisé en ce que
a) ledit four est exempt de régénérateurs,
b) il comporte des moyens permettant de régler à des valeurs différentes et sensiblement complémentaires la longueur des flammes issues des brûleurs situés d'un côté de la sole et celle des flammes issues des brûleurs situés de l'autre côté de la sole, et d'inverser le régime de marche des brûleurs situés de part et d'autre de la sole ; et
c) il est alimenté avec un comburant contenant au moins 90% en volume d'oxygène.More precisely, the invention relates to a transverse burner oven comprising a hearth, a vault extending above the hearth, side walls connecting the vault to the hearth, burners supplied with fuel and with gaseous oxidizer, provided in these side walls and oriented transversely to the floor, characterized in that
a) said furnace is free of regenerators,
b) it includes means making it possible to adjust the length of the flames from the burners located on one side of the hearth and that of the flames from the burners located on the other side of the hearth to different and substantially complementary values, and d 'reverse the operating speed of the burners located on either side of the hearth; and
c) it is supplied with an oxidizer containing at least 90% by volume of oxygen.

L'invention concerne également un procédé de réglage de la marche d'un four du type qui vient d'être défini, caractérisé en ce que la longueur des flammes issues des brûleurs situés d'un des côtés de la sole représente 0 à 0,3 fois, inclusivement, la largeur de la sole et la longueur des flammes issues des brûleurs situés de l'autre côté de la sole représente, sensiblement complémentairement, 1,0 à 0,7 fois ladite largeur, et en ce qu'on inverse le régime de marche desdits brûleurs toutes les 10-20 minutes, de préférence toutes les 10-15 minutes environ. The invention also relates to a process for adjusting the operation of an oven of the type which has just been defined, characterized in that the length of the flames coming from the burners situated on one side of the hearth represents 0 to 0, 3 times, inclusive, the width of the hearth and the length of the flames coming from the burners located on the other side of the hearth represents, substantially complementarily, 1.0 to 0.7 times said width, and in that one reverses the operating speed of said burners every 10-20 minutes, preferably every 10-15 minutes approximately.

De préférence, les longueurs des flammes des brûleurs représentent, respectivement, de 0 à 0,1 et, sensiblement complémentairement, de 1,0 à 0,9 fois la largeur de la sole. Preferably, the lengths of the burner flames represent, respectively, from 0 to 0.1 and, substantially additionally, from 1.0 to 0.9 times the width of the hearth.

Les moyens (b) de réglage des longueurs des flammes des deux séries de brûleurs, et d'inversion de la marche desdits brûleurs peuvent consister en des électrovannes pilotées à distance et commandant l'arrivée du combustible et du comburant. The means (b) for adjusting the lengths of the flames of the two series of burners, and for reversing the operation of said burners may consist of solenoid valves controlled remotely and controlling the arrival of the fuel and of the oxidant.

L'utilisation d'un comburant très riche en oxygène permet d'obtenir des températures de flammes élevées et de transférer à la charge une puissance calorifique accrue. The use of an oxidizer very rich in oxygen makes it possible to obtain high flame temperatures and to transfer to the load an increased calorific power.

Selon l'invention, toutes les flammes d'un côté du four brûlent à de faibles puissances, voire sont éteintes, pendant que celles de l'autre côté sont à leurs puissances nominales ou maximales. Après une période de temps déterminée (habituellement s 20 mn) et ajustée pour obtenir un transfert thermique maximum à la charge à chauffer, les régimes de marche sont inversés d'un côté à l'autre. Le faible ou nul écoulement en face des brûleurs fonctionnant à leur puissance nominale ou maximale permet à leurs flammes de se déployer avec un minimum d'interactions. Le transfert thermique à la charge est donc maximisé du fait que la flamme a le temps de s'épuiser correctement. De plus, les gaz de combustion, principalement de CO2 et de la vapeur d'eau, vont lécher la paroi latérale opposée et la protéger d'éventuels points chauds.Il est donc possible d'augmenter la puissance thermique délivrée par les brûleurs à son niveau maximal sans risque d'endommager le matériau réfractaire de la paroi opposée. According to the invention, all the flames on one side of the furnace burn at low powers, or even are extinguished, while those on the other side are at their nominal or maximum powers. After a determined period of time (usually s 20 min) and adjusted to obtain maximum heat transfer to the load to be heated, the operating modes are reversed from one side to the other. The little or no flow in front of the burners operating at their nominal or maximum power allows their flames to deploy with a minimum of interactions. The thermal transfer to the load is therefore maximized because the flame has time to burn out properly. In addition, the combustion gases, mainly CO2 and water vapor, will lick the opposite side wall and protect it from possible hot spots. It is therefore possible to increase the thermal power delivered by the burners to its maximum level without risk of damaging the refractory material of the opposite wall.

En outre, la production d'espèces polluantes (NOz) est réduite du fait de l'optimisation du transfert thermique, ce qui constitue un avantage supplémentaire de l'invention. In addition, the production of polluting species (NOz) is reduced due to the optimization of heat transfer, which constitutes an additional advantage of the invention.

Les brûleurs, prévus de part et d'autre de la sole, peuvent se faire face deux à deux ou être disposés en quinconce. The burners, provided on either side of the hearth, can face two by two or be arranged in staggered rows.

On utilisera avec avantage des brûleurs à flamme plate et longue pour couvrir au mieux la surface de la charge à chauffer. It is advantageous to use burners with a flat and long flame to best cover the surface of the load to be heated.

Les formes de l'invention sont utiles pour la fusion de toute charge à surface plane, en particulier le verre mais aussi le cuivre ou l'aluminium. The forms of the invention are useful for melting any charge with a flat surface, in particular glass but also copper or aluminum.

La description qui va suivre faite en se référant au dessin annexé fera bien comprendre l'invention. The description which follows, made with reference to the appended drawing, will make the invention clear.

Sur ce dessin, la figure unique est une vue schématique en coupe transversale d'un four selon l'invention. In this drawing, the single figure is a schematic cross-sectional view of an oven according to the invention.

Ce four, désigné par la référence générale 1, comprend une sole 2, des parois latérales verticales 3 et une voûte 4. Une pluralité de brûleurs tels que 5 sont logés dans les parois latérales 3, se faisant face deux à deux. Chacun de ces brûleurs est alimenté, par une conduite 6, en gaz naturel (combustible) et, par une conduite 7, en oxygène pur (comburant) par l'intermédiaire d'électrovannes 8 et 9, respectivement. Une électrovanne 8 ou 9 est montée directement sur chaque conduite d'alimentation 6 ou 7 et est bipassée par une conduite de dérivation 10 elle-même équipée d'une électrovanne 11. Toutes les électrovannes sont pilotées par un programmateur 12.Pendant le fonctionnement du four, les électrovannes 11 sont normalement maintenues ouvertes de façon à laisser passer des débits de gaz et de 02 correspondant à une marche réduite des brûleurs (flamme d'une longueur représentant environ 10 à 15% de la largeur du four), comme dans le cas du brûleur 5 représenté sur le côté gauche du four, lorsque les électrovannes 8, 9 bipassées sont en position fermée. Par contre, lorsque les électrovannes 8, 9 sont ouvertes, comme dans le cas du brûleur représenté sur la droite du four, les brûleurs sont alimentés par des débits accrus et génèrent une flamme longue s'étendant sur environ 80-85% de la largeur du four. This oven, designated by the general reference 1, comprises a hearth 2, vertical side walls 3 and a roof 4. A plurality of burners such as 5 are housed in the side walls 3, facing two by two. Each of these burners is supplied, by a line 6, with natural gas (fuel) and, by a line 7, with pure oxygen (oxidizer) via solenoid valves 8 and 9, respectively. A solenoid valve 8 or 9 is mounted directly on each supply line 6 or 7 and is bypassed by a bypass line 10 itself equipped with a solenoid valve 11. All the solenoid valves are controlled by a programmer 12.During the operation of the oven, the solenoid valves 11 are normally kept open so as to allow gas and O 2 flow rates corresponding to reduced burner operation (flame of a length representing approximately 10 to 15% of the width of the oven), as in the case of the burner 5 shown on the left side of the oven, when the bypassed solenoid valves 8, 9 are in the closed position. On the other hand, when the solenoid valves 8, 9 are open, as in the case of the burner shown on the right of the oven, the burners are supplied by increased flow rates and generate a long flame extending over approximately 80-85% of the width from the oven.

Au bout de, par exemple, 15 mn, les régimes de marche des brûleurs 5 opposés sont inversés, les brûleurs de gauche produisant alors une longue flamme et les brûleurs de droite étant mis en marche réduite, et ainsi de suite. After, for example, 15 minutes, the operating modes of the opposite burners 5 are reversed, the left burners then producing a long flame and the right burners being turned on reduced, and so on.

Il va de soi que les modes de réalisation décrits ne sont que des exemples et l'on pourrait les modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention.  It goes without saying that the embodiments described are only examples and they could be modified, in particular by substitution of technical equivalents, without departing from the scope of the invention.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1. Un four à brûleurs transversaux comprenant une sole (2), une voûte (4) s'étendant au-dessus de la sole, des parois latérales (3) reliant la voûte à la sole, des brûleurs (5) alimentés en combustible et en comburant gazeux, prévus dans ces parois latérales et orientés transversalement à la sole, caractérisé en ce que 1. An oven with transverse burners comprising a hearth (2), a vault (4) extending above the hearth, side walls (3) connecting the vault to the hearth, burners (5) supplied with fuel and by oxidizing gas, provided in these side walls and oriented transversely to the sole, characterized in that a) ledit four est exempt de régénérateurs, a) said furnace is free of regenerators, b) il comporte des moyens (8 à 12) permettant de régler à des valeurs différentes et sensiblement complémentaires la longueur des flammes issues des brûleurs situés d'un côté de la sole et celle des flammes issues des brûleurs situés de l'autre côté de la sole, et d'inverser le régime de marche des brûleurs situés de part et d'autre de la sole ; et b) it comprises means (8 to 12) making it possible to adjust to different and substantially complementary values the length of the flames from the burners located on one side of the hearth and that of the flames from the burners located on the other side of the sole, and to invert the operating speed of the burners located on either side of the sole; and c) il est alimenté avec un comburant contenant au moins 90% en volume d'oxygène. c) it is supplied with an oxidizer containing at least 90% by volume of oxygen. 2. Un four selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (b) comprennent des électrovannes de réglage des débits gazeux. 2. An oven according to claim 1, characterized in that the means (b) comprise solenoid valves for adjusting the gas flow rates. 3. Un procédé de réglage de la marche d'un four tel que défini à la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des flammes issues des brûleurs situés d'un des côtés de la sole représente 0 à 0,3 fois, inclusivement, la largeur de la sole et la longueur des flammes issues des brûleurs situés de l'autre côté de la sole représente, sensiblement complémentairement, 1,0 à 0,7 fois ladite largeur, et en ce qu'on inverse le régime de marche desdits brûleurs toutes les 10-20 minutes. 3. A method of adjusting the operation of an oven as defined in claim 1, characterized in that the length of the flames from the burners located on one side of the hearth represents 0 to 0.3 times, inclusive , the width of the hearth and the length of the flames coming from the burners located on the other side of the hearth represents, substantially additionally, 1.0 to 0.7 times said width, and in that the operating speed is reversed said burners every 10-20 minutes. 4. Un procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on inverse le régime de marche desdits brûleurs toutes les 10-15 minutes environ. 4. A method according to claim 3, characterized in that the operating regime of said burners is reversed every 10-15 minutes approximately. 5. Un procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les longueurs des flammes des brûleurs représentent, respectivement, de O à 0,1 et, sensiblement complémentairement, de 1,0 à 0,9 fois la largeur de la sole.  5. A method according to claim 3, characterized in that the lengths of the flames of the burners represent, respectively, from 0 to 0.1 and, substantially additionally, from 1.0 to 0.9 times the width of the hearth.
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